Thèse Ecotoxicologie Lyon

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Thèse Ecotoxicologie Lyon

Message  Riki le Jeu 10 Avr 2008 - 16:17

Modélisation et changement d’échelles pour l’évaluation écotoxicologique :
application à deux macroinvertébrés aquatiques,
Gammarus pulex (Crustacé) et Potamopyrgus antipodarum (Gastéropode)

Laboratoire d’accueil : Cemagref de Lyon
unité biologie des écosystèmes aquatiques - laboratoire d’écotoxicologie
Encadrants : Arnaud Chaumot (Cemagref – laboratoire d’écotoxicologie)
Sandrine Charles (UMR 5558; Lyon 1 – laboratoire de biométrie et biologie évolutive)
Contacts : arnaud.chaumot@cemagref.fr ; scharles@biomserv.univ-lyon1.fr

Ecole doctorale : E2M2, Lyon 1
Durée : 3 ans (début à la rentrée universitaire 2008)

Profil du candidat : biomathématiques, biostatistiques, modélisation,
intérêt pour la biologie des organismes et des populations
Financement : (arbitrage en cours) allocation de recherche Cluster Environnement de la Région Rhône-Alpes
Descriptif de la thèse :
Contexte : Les réglementations nationale et européenne (directive cadre sur l’eau, REACH,…) vont conduire à
multiplier les évaluations de risque écotoxicologique pour les milieux aquatiques. L’approche qui consiste à
étudier des biomarqueurs à différents niveaux biologiques chez des organismes sentinelles dans les milieux
naturels contaminés est une approche classique en écotoxicologie. Par contre beaucoup plus rares sont les
études qui recherchent les liens entre ces différents niveaux sur des bases mécanistiques (sub-organisme,
organisme et population). Ceci fait l’objet d’une préoccupation centrale de la communauté des écotoxicologues
actuellement pour, à la fois proposer des indicateurs interprétables en terme de relation causale avec la
contamination chimique, mais également en terme d’impact sur la fitness des populations dans les milieux
concernés. Le niveau populationnel visé se justifie par le fait qu’il permet l’intégration des diverses perturbations
et qu’il apparaît comme un niveau d’intérêt dans un cadre de gestion environnementale. Le laboratoire de
biométrie et biologie évolutive (UMR 5558 – Lyon 1) et le laboratoire d’écotoxicologie du Cemagref collaborent
depuis une dizaine d’années autour des problématiques de modélisation et de changement d’échelles. Après
avoir initié cette démarche multi-échelle pour des espèces modèles au laboratoire (daphnie, chironome), le choix
a été fait de mettre en oeuvre une approche intégrée pour des espèces représentatives d’une diversité à la fois
phylogénétique, écophysiologique, d’histoire de vie et autorisant une évaluation sur le terrain notamment de par
leur pertinence écologique.

Objectifs : La thèse se propose de lever les verrous méthodologiques qui semblent freiner aujourd’hui l’analyse
intégrée les différents marqueurs d’effets individuels et sub-individuels développés actuellement au sein du
laboratoire d’écotoxicologie du Cemagref chez Gammarus pulex [Crustacé] et Potamopyrgus antipodarum
[Gastéropode]. La modélisation au niveau individuel doit permettre d’améliorer la puissance des démarches
biotests (basés sur la modification de la valeur de ces biomarqueurs) dans la détection des effets dans les milieux
naturels, en contrôlant des facteurs confondants tels que la température. De même, elle doit pouvoir autoriser la
discrimination entre effets directs et indirects de la contamination sur les traits de vie (exemple : chute de
fécondité expliquée par une inhibition de l’alimentation ou par une réelle reprotoxicité). Il est également envisagé
d’expliciter les liens entre les niveaux de certains biomarqueurs sub-individuels (moléculaires, cellulaires,
tissulaires ,…) et les effets individuels associés afin d’évaluer la pertinence de ces outils de bio-surveillance de la
qualité des milieux. Pour chacune des deux espèces d’étude, un modèle de dynamique de population permettant
d’extrapoler les caractéristiques populationnelles à partir des valeurs des diverses caractéristiques du cycle de
vie (survies, croissance, fécondité, maturité sexuelle, sexe ratio) sera élaboré afin de proposer une lecture au
niveau populationnel des effets toxiques individuels en estimant comment ceux-ci se répercuteraient sur la
dynamique d’une population de référence (approche qualifiée de « démographique » en écotoxicologie). Un effort
important sera réalisé afin d’expliciter l’émergence des réponses populationnelles lors de ce changement
d’échelle en visant l’identification des paramètres clefs dans la vulnérabilité des populations à la contamination.
La comparaison des deux espèces présentant des cycles de vie différents sera exploitée dans ce cadre afin
d’évaluer à quel point des différences d’histoires de vie peuvent peser dans la variabilité des réponses
populationnelles à une contamination donnée.

Méthodologie :
- construction de modèles de dynamique de populations en lien avec une structuration en classes d’âge ou de
taille. Paramétrisation à partir de suivi de populations de référence. Analyses de sensiblité explicitant le lien entre
effets aux échelles individuelle et populationnelle.
- expérimentations en conditions contrôlées permettant de modéliser l’influence de paramètres comme la
température ou la quantité de nourriture disponible sur les différents traits de vie des deux espèces d’étude.
Modélisation mécanistique ou empirique des liens possibles entre ces traits de vie.

Profil souhaité : La ou le candidat devra avoir une formation de niveau master 2 recherche (ou équivalent)
correspondant au profil affiché biomathématiques, biostatistiques, modélisation avec un intérêt pour la biologie
des organismes et des populations. Le goût pour le travail en équipe et pour la mise en oeuvre de démarches
expérimentales est par ailleurs à mettre ici en avant.

Riki
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