Thèse Incidence de la Pollution Lumineuse Anthropique sur l'Entomofaune H/F - Doctorat_Gouv

Établissement : Université de Toulouse
École doctorale : SDU2E - Sciences de l'Univers, de l'Environnement et de l'Espace
Laboratoire de recherche : CRBE - Centre de Recherche sur la Biodiversité et l'Environnement
Direction de la thèse : Luc LEGAL ORCID 0000000304242931
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-06-01T23:59:59

La pollution lumineuse est omniprésente, nous utilisons de plus en plus d'énergie la nuit, cela impacte tous les êtres vivants qui vivent dans notre environnement, et pourtant nous ne pouvons pas nous en passer que ce soit pour des activités de loisir mais aussi pour notre sécurité de déplacement.
Nous voulons apporter des éléments de réponse et de réflexion sur les répercussions des variations des différents paramètres de lumière sur les Insectes. Cette approche est prometteuse pour bien comprendre la pollution lumineuse et ses impacts sur la biodiversité de façon générale.
L'approche en biologie de la conservation a été basée jusqu'à présent sur la transposition de notre perception humaine de la lumière aux insectes. Ces derniers ont une perception des longueurs d'ondes émises par les émissions naturelles (Soleil, Lune) ou artificielles (LEDs, lampes à Décharge, Incandescence) radicalement différente.
Nous proposons une approche interdisciplinaire faisant suite à un doctorat réalisé à l'école doctorale GEETS (qui avait une approche plus physique de lumière) que nous avons déjà encadré. De plus, le financement technique est assuré par les projets ANR LUNNE et ADEME LightBlob.
Une stratégie ciblée sur différents groupes d'insectes (surtout centrée sur les papillons) doit nous permettre d'évaluer et de proposer des solutions alternatives aux éclairages publiques. Grace à une collaboration en Slovénie (Univ. Ljubljana 2), nous avons maintenant accès à l'instrumentation nous permettant de mesurer de façon précise le spectre de vision individuel de chaque insecte et ainsi de proposer des aménagements spécifiques permettant de diminuer notre impact sur des espèces rares ou patrimoniales.
Nous avons comme objectif d'obtenir des réponses visuelles spectriques d'insectes tenant compte de plusieurs paramètres physiques des rayonnements lumineux naturels et artificiels incluant leurs traitements mathématiques et l'écologie fonctionnelle des insectes qui, on l'oublie souvent, sont 5 à 10 fois plus abondants et actifs durant la nuit.

Ce projet, s'intéresse directement à l'incidence sur les organismes vivants de signaux lumineux liées à la pollution lumineuse d'origine anthropique. Le premier objectif spécifique de ce projet consiste à paramétrer notre outil numérique (thèse antérieure) basé sur une nouvelle métrique d'attractivité de la lumière parasite dérivée d'une « photométrie adaptée » à la vision des espèces nocturnes. Le second objectif spécifique consistera en l'élaboration et la mise en place d'une méthode expérimentale servant à la validation de la métrique.
Nous savons aujourd'hui que la pollution lumineuse d'origine anthropique et le halo lumineux associé masquent, entre autres, les cycles d'éclairement lunaire. Elles brouillent ainsi les cycles naturels journaliers et mensuels et à plus large échelle, la perception des changements annuels de photopériode. De plus, le spectre de la lumière artificielle est différent de celui des sources naturelles qui servent de référence aux espèces qui peuplent le biotope. Étant donné que, la perception de la lumière par les animaux est fondamentalement différente de celle des humains (par exemple la majorité des insectes sont quadri-chromates) il est impossible de quantifier l'attractivité de la lumière d'origine anthropique en transposant aux animaux nocturnes les métriques basées sur des quantités photométriques établies sur la connaissance du système visuel humain. Plusieurs travaux scientifiques sont dédiés depuis des décennies à l'étude des systèmes visuels de différentes espèces d'animaux nocturnes car la façon avec laquelle un animal « voit » son environnement est intimement lié à l'évolution de l'espèce. (Voir Fig.1 du doc.pdf) Malheureusement, les résultats de ces travaux n'ont été que très rarement combinées avec le formalisme photométrique qui a été développé exclusivement pour la vision humaine. Nous arrivons ainsi à une situation oxymore qui consiste à utiliser de façon erronée des quantités photométriques (éclairement en lux, luminances en cd/m2...) pour quantifier la pollution lumineuse sur la faune dont le système visuel est fondamentalement différent de celui des humains. Partant de ces constats, nous avons développé l'embryon d'une méthodologie qui combine les réponses visuelles des insectes avec le formalisme mathématique de la photométrie/radiométrie classiques. Un autre paramètre déterminant qui rend une source plus « visible », et donc plus attractive, est bien entendu similitude de son spectre avec la réponse visuelle de l'insecte et/ou la similitude entre le spectre de la lumière artificielle avec celui de la lumière naturelle perçue normalement par l'animal (Voir Fig.2 du doc.pdf). Pour affiner et valider notre approche , le/la doctorant.e travaillera sur l'élaboration d'une méthode expérimentale pour la validation des résultats obtenus par le calcul. Finalement, la métrique développée, après validation sur le terrain, servira par la suite à cartographier les impacts sur le biotope.* Elaboration d'un indicateur de qualité de l'éclairage au sens de la préservation des populations d'insectes, à l'échelle du luminaire, et proposition d'une métrique facilement utilisable par les techniciens, comme la température de couleur. Un outil de calcul sera disponible pour différentes espèces d'insectes.

Nous proposons de développer un indicateur qui combine les réponses visuelles des insectes avec le formalisme mathématique de la photométrie classique. Nous pouvons ainsi exprimer la « luminance » perçue par une espèce d'insectes à partir de la convolution entre la réponse spectrale des photorécepteurs de l'espèce et la distribution spectrale de la source, comme on le fait en photométrie classique avec la réponse spectrale de l'oeil humain. Des résultats préliminaires montrent que chaque espèce d'insecte présente un comportement spécifique vis-à-vis de la lumière artificielle et que la température de couleur peut être un indicateur cohérent de l'attractivité des sources (Fortrye, 2021). Dans un premier temps, on constituera une base de données des réponses visuelles des insectes (Collaboration avec la Slovénie) et des spectres de sources de lumière naturelle (lune, ciel étoilé, bioluminescence) et artificielle pour différentes technologies de lampes. De plus, un outil de calcul de photométrie animale permettra de définir un indicateur décrivant l'attractivité d'une source lumineuse pour différentes populations d'insectes. On procédera ensuite à une expérimentation d'évaluation de la métrique proposée, sur des sites expérimentaux sur lesquels on pourra faire varier le spectre des sources (Voir Fig.3 du doc.pdf). A partir d'un état de l'art, on choisira une méthodologie de comptage des insectes au voisinage des luminaires (pièges, comptage par caméras, etc.), afin d'estimer l'attractivité des sources, ce qui permettra de tester nos hypothèses, tout en tenant compte de la qualité du ciel nocturne mesurée à partir des Sky Quality Meter (SQM) associés aux candélabres.

Le/la candidat.e devra avoir un profil scientifique confirmé (rigueur, curiosité, autonomie, etc.) couplé avec des capacités pour travailler sur le terrain sur des faunes nocturnes (un plus serait la connaissance des lépidoptères hétérocères) avec une spécialisation dans les domaines des sciences du vivant et de l'ingénierie écologique. Une ouverture d'esprit et une sensibilité d'écoresponsabilité lui permettront d'aborder cette problématique pluridisciplinaire (Une connaissance des méthodes de calcul numérique et la manipulation des plates-formes de programmation comme R et/ou Python, sont des atouts supplémentaires). Cette thèse s'inscrivant dans une logique de possibles applications concertées avec des acteurs locaux, des compétences d'animation et de diffusion grand public de résultats scientifiques complexes seront un plus dans le dossier du/ de la candidat.e.