Thèse Eléments Traces Métalliques en Contexte de Zones Humides Tropicales Montagneuses Laos Dynamique Redox et Effet sur l'Antibiorésistance H/F - 31

Établissement : Université de Toulouse
École doctorale : SDU2E - Sciences de l'Univers, de l'Environnement et de l'Espace
Laboratoire de recherche : GET - Geosciences Environnement Toulouse
Direction de la thèse : Olivier RIBOLZI
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-06-01T23:59:59

En réponse à la demande mondiale en denrées alimentaires et en matières premières, les montagnes tropicales humides d'Asie du Sud-Est connaissent depuis le début du XXIe siècle des changements rapides et importants dans l'utilisation des sols. Parmi les conséquences à court terme de ces changements d'affectation des sols, on peut citer les problèmes de perte de sol dans les zones cultivées, l'augmentation des apports de sédiments dans les rivières en aval et, par conséquent, la pollution des eaux de surface. Plus particulièrement, les eaux tropicales montagneuses pourraient être des points chauds pour le développement de l'antibiorésistance en raison de la présence de quantités importantes d'éléments traces métalliques (ETM) résultant de processus redox oscillants dans les sédiments des zones humides, particulièrement prévalents dans les eaux tropicales, et qui favorisent la dissolution réductrice des phases porteuses d'ETM.
Trois objectifs spécifiques de recherche :
O1. Documenter et quantifier la dynamique redox des ETM dans différents types de zones humides tropicales de montagne
O2. Evaluer dans quelle mesure la dynamique redox des ETM peut être reliée à l'antibiorésistance dans ces types d'écosystèmes
O3. Caractériser le transport des ETM et des bactéries antibiorésistantes des zones humides vers le réseau hydrographique
Les méthodes suivantes sont proposées :
Des échantillons de sédiments, d'eau interstitielle, d'eau de surface et de particules en suspension (MES) seront prélevés dans quatre zones humides de typologies contrastées. Pour chaque type de zone humide, l'échantillonnage sera effectué à 6 stations d'échantillonnage afin de couvrir une gamme de conditions environnementales susceptibles de contrôler fortement les processus redox au sein des zones humides. À chaque point d'échantillonnage sélectionné, un gradient diffusif dans un film mince (DGT) sera installé pour prélever des ETM à la fois dans les eaux de surface et les sédiments. Sur des points sélectionnés, au moins un par type de zone humide, des DGT spécifiques aux sulfures seront également installés pour explorer les processus de séquestration des ETM par coprécipitation avec les sulfures de fer. De plus, le premier décimètre de sédiments sera collecté à l'aide d'un échantillonneur d'interface et l'eau interstitielle sera prélevée par centrifugation et/ou filtration sur le terrain. Les ETM dissous et particulaire seront analysés par ICP-MS, les éléments majeurs seront analysés par spectrométrie et les nutriments par chromatographie. Le carbone organique particulaire et dissous sera analysé par détection infrarouge.
En ce qui concerne l'aspect antibiorésistance, des échantillons d'eaux seront collectés conjointement aux échantillons « géochimiques ». Les travaux cibleront 3 bactéries fécales pathogènes (BFP) à savoir Salmonella sp, Shigella sp et Escherichia coli O157:H7, couramment détectés dans les environnements tropicaux. Les tests de sensibilité aux antibiotiques (AST) seront effectués suivant le protocole EUCAST. Les isolats résistants aux céphalosporines de troisième génération ou à la cefpodoxime seront soumis à des tests phénotypiques (double disque) pour détecter la production de bêta-lactamases à spectre étendu. En complément, la présence de gène d'antibiorésistance (ARGs) sera tester par qPCR quantitative haut débit par une approche de type microfluidique.
La thèse sera réalisée au laboratoire GET avec des missions possibles au Laos. L'équipe encadrante sera constituée de Stéphane Audry (UT) et d'Olivier Ribolzi (IRD). La thèse s'inscrit dans le cadre d'un accord de coopération entre le Laos et la France et s'appuiera sur le SNO M-TROPICS.
Les analyses microbiologiques seront réalisées au Laos (station SMART proche du terrain, et LOMWRU à Vientiane). La détection des gènes d'antibiorésistance sera réalisée en France au laboratoire de sécurité alimentaire de l'ANSES.
En outre, la thèse sera adossée aux travaux menés dans l'ANR DinBuam.

En réponse à la demande mondiale en denrées alimentaires et en matières premières, les montagnes tropicales humides d'Asie du Sud-Est connaissent depuis le début du XXIe siècle des changements rapides et importants dans l'utilisation des sols [Ribolzi et al., 2017 ; Winkler et al., 2021]. Ces changements modifient souvent le fonctionnement de ces écosystèmes et peuvent compromettre la qualité et la quantité des ressources en sols et en eau, avec des impacts négatifs sur la sécurité alimentaire et la santé publique [Boithias et al., 2016]. Parmi les conséquences à court terme de ces changements d'affectation des sols, on peut citer les problèmes de perte de sol dans les zones cultivées, l'augmentation des apports de sédiments dans les rivières en aval et, par conséquent, la pollution des eaux de surface. Plus particulièrement, les eaux tropicales montagneuses pourraient être des points chauds pour le développement de l'antibiorésistance en raison de la présence de quantités importantes d'éléments traces métalliques (ETM) résultant de processus redox oscillants dans les sédiments des zones humides [Audry et al., 2011], particulièrement prévalents dans les eaux tropicales, et qui favorisent la dissolution réductrice des phases porteuses d'ETM (généralement des oxydes de Fe et de Mn).

Cette proposition de thèse vise à tester cette hypothèse en s'intéressant à des zones humides montagneuses laotiennes et s'organisant autour de trois objectifs spécifiques de recherche :
O1. Documenter et quantifier la dynamique redox des ETM dans différents types de zones humides tropicales de montagne
O2. Evaluer dans quelle mesure la dynamique redox des ETM peut être reliée à l'antibiorésistance dans ces types d'écosystèmes
O3. Caractériser le transport des ETM et des bactéries antibiorésistantes des zones humides vers le réseau hydrographique

Pour réaliser ces objectifs, les méthodes suivantes sont proposées :
Des échantillons de sédiments, d'eau interstitielle, d'eau de surface et de particules en suspension (MES) seront prélevés dans quatre zones humides de typologies contrastées. Pour chaque type de zone humide, l'échantillonnage sera effectué à 6 stations d'échantillonnage afin de couvrir une gamme de conditions environnementales susceptibles de contrôler fortement les processus redox au sein des zones humides. À chaque point d'échantillonnage sélectionné, un gradient diffusif dans un film mince (DGT) sera installé pour prélever des ETM à la fois dans les eaux de surface et les sédiments. Les DGT sont largement utilisés pour prélever des ETM dans divers environnements aquatiques, car ils offrent une grande robustesse et une perturbation minimale [Zhang et al., 1995], [Ribolzi et al., 2011]. Sur des points sélectionnés, au moins un par type de zone humide, des DGT spécifiques aux sulfures seront également installés pour explorer les processus de séquestration des ETM par coprécipitation avec les sulfures de fer. De plus, le premier décimètre de sédiments sera collecté à l'aide d'un échantillonneur d'interface et l'eau interstitielle sera prélevée par centrifugation et/ou filtration sur le terrain. Les ETM dissous et particulaire (As, Cd, Co, Cr, Cu, Ni et Zn) seront analysés par ICP-MS, les éléments majeurs (Fe, Mn, K, Na, Ca, Mg) seront analysés par spectrométrie et les nutriments (nitrates, sulfates, ammonium) par chromatographie. Le carbone organique particulaire (dans les sédiments et les MES) et dissous sera analysé par détection infrarouge.
En ce qui concerne l'aspect antibiorésistance, des échantillons d'eaux seront collectés conjointement aux échantillons « géochimiques ». Les travaux cibleront 3 bactéries fécales pathogènes (BFP) à savoir Salmonella sp, Shigella sp et Escherichia coli O157:H7, couramment détectés dans les environnements tropicaux [Rochelle-Newall et al., 2015]. Les tests de sensibilité aux antibiotiques (AST) seront effectués par diffusion sur disque et interprétés à l'aide des tableaux de seuils de sensibilité de l'European Committee on Antimicrobial Susceptibility Testing(EUCAST). Les isolats résistants aux céphalosporines de troisième génération ou à la cefpodoxime seront soumis à des tests phénotypiques (double disque) pour détecter la production de bêta-lactamases à spectre étendu. En complément, la présence de gène d'antibiorésistance (ARGs) sera tester par qPCR quantitative haut débit [Delannoy et al., 2013] par une approche de type microfluidique (https://qpcr.cnrs.fr/qpcr-en-microfluidique/).