Thèse Effets Cocktails des Pesticides sur la Santé et la Biodiversité Aquatique les Planaires Comme Modèle d'Étude H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Toulouse École doctorale : SEVAB - Sciences Ecologiques, Vétérinaires, Agronomiques et Bioingenieries Laboratoire de recherche : CRBE - Centre de Recherche sur la Biodiversité et l'Environnement Direction de la thèse : Lisa JACQUIN ORCID 0000000205216113 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-06-01T23:59:59 Les pesticides sont une menace importante pour la biodiversité et la santé, mais leurs effets sur les organismes sauvages sont encore mal caractérisés. Ce projet de thèse se focalisera sur les effets combinés (effets cocktails) de molécules émergentes de pesticides utilisées massivement en agriculture conventionnelle sur la biodiversité aquatique et la santé d'organismes non cibles. Le projet de thèse permettra de développer un modèle invertébré émergent, la planaire, largement étudiée en biologie cellulaire en laboratoire mais peu utilisée en écotoxicologie et écologie aquatique malgré la présence de plusieurs espèces dans les milieux aquatiques pollués en Occitanie.
La thèse aura 3 objectifs : (O1) étudier le potentiel de la planaire comme bioindicateur de pollution aux pesticides en caractérisant à la fois les patrons spatiaux de contamination multiples aux pesticides des masses d'eau de surface en Occitanie, ainsi qu'un inventaire des populations de planaires dans ces zones en se basant sur des données de l'Agence de l'Eau et des campagnes de terrain. (O2) Caractériser les mécanismes d'effets des pesticides incluant des fongicides émergents comme les SDHI (qui altèrent le métabolisme et le comportement, notamment) sur plusieurs espèces de planaires sauvages et de laboratoire, en utilisant des cocktails contrôlés et des eaux prélevées en milieu agricole pour caractériser leurs effets combinés sur la physiologie et le comportement en se basant sur l'expertise du BTSB. (O3) Tester la variabilité intra et interspécifique de résistance/tolérance à ces effets cocktails entre plusieurs espèces de planaires en utilisant des approches réalistes d'encagement en rivière (transplantation réciproque entre rivières plus ou moins polluées) en se basant sur l'expertise du CRBE.
Cette thèse permettra de mieux cartographier les niveaux de contamination aquatique en pesticides dans le bassin Adour-Garonne, en se basant sur l'expertise du CRBE en écologique aquatique, et de développer la planaire comme bioindicateur émergent, en se basant sur l'expertise du laboratoire BTSB à l'INU Champollion, en testant sa pertinence pour l'écotoxicologie de terrain via des inventaires de terrain, et des approches combinées en laboratoire et en rivière. D'autre part, cette thèse permettra de mieux comprendre les mécanismes de résistance/tolérance des invertébrés aquatiques aux pesticides et de mieux comprendre leurs effets contrastés sur la biodiversité aquatique selon les zones/espèces étudiées en se basant sur l'expertise du CRBE en écologie aquatique. In fine, cette thèse permettra de fournir de nouvelles données empiriques et de renforcer le corpus de connaissance des risques posés par les pesticides sur la santé d'organismes non cibles et de mieux anticiper et limiter leurs effets sur la biodiversité.
La pollution par les pesticides issus de l'agriculture conventionnelle est une des composantes majeures de l'effondrement de la biodiversité actuelle et un enjeu majeur de santé publique. Cependant, les effets de certains pesticides émergents sur la santé animale et humaine font encore l'objet de vifs débats (Wan et al. 2025, Larsen et al. 2024). De plus leurs effets sur la biodiversité aquatique sont encore peu connus alors que les écosystèmes aquatiques sont le réceptacle de nombreuses substances. Ces effets sont évalués pesticide par pesticide ne sont pas représentatifs de l'environnement ou ils se retrouvent mélangé en cocktails. Il est maintenant nécessaire de conduire des approches interdisciplinaires prenant en compte ces effets cocktails potentiellement synergiques ou antagonistes, afin de mieux évaluer le risque biologique et environnemental de ces substances, notamment sur les organismes non cibles.
Parmi ces organismes aquatiques non cible, la planaire apparait comme un organisme particulièrement pertinent. En effet, cet invertébré aujourd'hui principalement connu et étudié en recherche pour ses capacités de régénération (Hagstrom et al. 2016 ; Oviedo, et al. 2008), présente également d'autres avantages. C'est un organisme ubiquiste retrouvé dans la plupart des rivières du monde (Vila-Farré, et al. 2023), identifié comme potentiel bioindicateur (Knakievicz, 2014), et qui, en tant que carnivore, joue un rôle clé dans les écosystèmes d'eaux douces en régulant la prolifération de certaines espèces de la rivière. De plus, ces organismes présentent un système nerveux central et périphérique simplifié mais constitué des mêmes éléments que ceux des vertébrés supérieurs tel que les neurones ou les neurotransmetteurs. L'utilisation des planaires va dans le sens de la règle des 3R (Reduce, Refine et Replace) car les planaires permettent ici de s'affranchir des tests sur les vertébrés. Enfin c'est un organisme facile à élever en laboratoire et peu coûteux et qui présente des volumes d'expositions largement inférieur à ceux de vertébrés (400µL/ puits en exposition individuel).Ce projet de thèse, combinera des approches de biodiversité et d'écologie (laboratoire CRBE, Toulouse UT) et d'écotoxicologie, d'éthologie (laboratoire BTSB, INU Champollion Albi UT) et afin de mieux comprendre les impacts des effets cocktails fortement chargé en pesticides sur la santé et la biodiversité des organismes aquatiques. L'objectif principal de cette thèse SEVAB est de tester le potentiel de bioindication de la planaire comme indicateur des contaminations aux pesticides, et mieux caractériser les mécanismes d'effets cocktails des pesticides sur la physiologie, la neurotoxicité et le comportement de ces planaires, en utilisant des approches combinées de terrain au CRBE dans le bassin Adour-Garonne, et des approches de laboratoire au BTSB

Contexte local et national
Ce projet s'inscrit dans les axes stratégiques de l'UT, notamment en assurant l'émergence de nouveaux axes « OneHealth et compréhension des changements globaux » mais également pour favoriser le transfert d'innovation vers la société et contribuer au développement socio-économique, durable et responsable, du territoire (collaboration Ville Universitaire d'équilibre (VUE d'Albi) et métropole de Toulouse), et enfin dans les défis clés de la région (notamment Biodiv'oc sur la biodiversité). Ce projet apportera des connaissances fondamentales sur les effets environnementaux et sociétaux des pesticides sur la santé de la faune aquatique, sur la santé environnementale des écosystèmes aquatiques dans un cadre One Health (liens entre santé des écosystèmes et santé animale) en co-construisant de nouvelles collaborations issues d'approches d'écologie (laboratoire CRBE) et d'écotoxicologie (laboratoire BTSB), afin de mieux comprendre et anticiper les effets de la pollution croissante liée au changement global sur la biodiversité et l'environnement. En combinant ces différentes approches, ce projet permettra d'intégrer des données quantitatives et qualitatives de terrain et de laboratoire afin de mieux informer les citoyens et les décideurs. Cette thèse permettra également de concrétiser la collaboration entre les laboratoires du CRBE et BTSB en combinant les compétences des deux équipes pour apporter une approche interdisciplinaire et mieux comprendre les effets des cocktails sur les organismes non cibles.
Cette thèse a pour objectif principal de mieux caractériser les effets des cocktails de pesticides sur des organismes non cibles (planaires). Pour cela, l'objectif principal est décliné en trois sous objectifs :

O1 : Cartographier les niveaux de contamination et la biodiversité des planaires sauvages
Réaliser une cartographie des niveaux de contamination aux pesticides en Occitanie dans les zones agricoles du bassin Adour-Garonne et un état des lieux de la biodiversité des organismes aquatiques naturellement exposés en se basant sur des bases de données du CRBE et de l'Agence de l'EAu. Cet objectif permettra une identification des rivières fortement, moyennement ou faiblement contaminées, combiné à un inventaire de terrain et une identification des planaires de ces rivières afin de tester le potentiel de bioindication des planaires. De plus des individus sauvages seront prélevées en milieu naturel pour réaliser une analyse de leur état de santé (O2).

O2 : Caractériser les mécanismes d'effets cocktails de pesticides sur la santé
O2a : sur plusieurs espèces de planaires sauvages. Pour comprendre les effets cocktails, la physiologie et le comportement des espèces de planaires sauvages identifiées en O1 seront analysés. Pour cela, la locomotion, l'exploration, la réponse au stress, l'alimentation, la régénération, l'analyse des biomarqueurs et de la reproduction (si les espèces sont sexuées) seront effectuées sur planaires issues de l'environnement et exposées à l'eau prélevée dans leurs rivières d'origine au BTSB.
O2b En parallèle, nous établirons un référentiel de ces effets cocktails grâce à une seule espèce de référence de planaire bien connu en laboratoire et élevé au BTSB, Schmidtea mediterranea. Pour cela, les planaires de laboratoire seront exposées aux différentes eaux issues des rivières échantillonnées en O1 pour caractériser les mêmes effets qu'en O2a (la locomotion, l'exploration, la réponse au stress, l'alimentation, la régénération et l'analyse des biomarqueurs). Cette étape va permettre d'établir un référentiel sur une espèce de référence pour pouvoir établir des comparaisons de résistance/tolérance entre espèces de laboratoire et espèces sauvages (O3).

O3 Tester la variabilité intra et interspécifique de résistance/tolérance aux effets cocktails entre espèces de planaires en utilisant des approches d'encagement en rivière. Pour cela, nous comparerons les capacités de réponse entre espèces de planaires sauvages trouvées en O1 en conditions réalistes de terrain. Pour cela nous mettrons en place une expérience d'encagement des planaires et des transplantations réciproques entre rivières plus ou moins contaminées. Ces planaires encagées seront soit des planaires de référence du laboratoire, soit des planaires de terrain, et les mêmes biomarqueurs qu'en O2 seront utilisés, afin d'identifier les capacités plastiques de réponse des espèces de planaires, ainsi que d'éventuels patrons d'adaptation locales entre populations issues de zones plus ou moins polluées.
O1 : Tester les corrélations entre contamination environnementale aux pesticides et
biodiversité des invertébrés aquatiques dans le bassin Adour-Garonne
Pour cela, nous réaliserons une cartographie des sites à haut risque environnemental pour la faune aquatique en nous basant sur des bases de données publiques de qualité de l'eau et de concentrations en phytosanitaires et d'indicateurs biologiques dans les masses d'eau de surface de l'Agence de l'Eau Adour-Garonne (portail SIE et NAIADES, ainsi que CORINE Land Cover pour les types de cultures). Nous compléterons ces bases de données par des dosages in situ de molécules émergentes telles que les fongicides SDHI encore peu dosés, et nous identifierons des sites de haute, moyenne et de basse contamination aux pesticides. Nous réaliserons également des inventaires de biodiversité (pêche de planaires sauvages) en nous basant sur l'expertise du CRBE et du BTSB. L'étude sera centrée sur les invertébrés aquatiques car certaines espèces de organismes non cibles sont touchés, comme leurs cousins terrestres, par des extinctions locales liées en partie aux pesticides. De plus, l'étude sur invertébrés permet de suivre la règle des 3R et de limiter les manipulations sur des vertébrés. Puis nous testerons les corrélations entre niveau de contamination aux pesticides et d'usage des sols avec les indices de biodiversité alpha et beta d'invertébrés et de planaires afin de tester les liens entre pression chimique et biodiversité aquatique. Dans 20 sites le long d'un gradient de contamination, nous pêcherons des planaires d'étudier leur diversité et leur état de santé via des biomarqueurs validés. Cet inventaire des planaires dans le bassin Adour Garonne permettra de tester le potentiel bioindicateur (polluosensibilité) appliqué au bassin versant local et permettra, à terme, d'établir un protocole de suivi transposable à d'autres bassins versants. Dans le même temps des prélèvements d'eaux et de planaires seront effectuées pour être dosées en laboratoire.

Risques identifiés: a) Le jeu de données sur les pesticides est déjà opérationnel (SIE) et une cartographie des pesticides dont les fongicides composées azolées est déjà en cours de construction et servira de base à la carte des pesticides de ce travail de thèse. Cependant des dosages complémentaires de certains fongicides SDHI (fluopyram notamment) seront nécessaires dans les 20 sites identifiés, avec l'aide du consortium Holimitox qui maîtrise toutes les techniques de dosage. b) Un inventaire des espèces de planaires sera réalisé au fur et à mesure que les échantillonnages seront menés, sur la base de critères morphologiques déjà publiés. Cette compétence sera développée en interne au BTSB et CRBE et accompagnée d'un séquençage pour valider la position phylogénétique des espèces identifiées (plateforme B2M CRBE).

O2 : Comprendre les effets des effets cocktails de pesticides sur la physiologie et le comportement des planaires sauvages (O2a) et de référence (O2b).
O2a : Une analyse au niveau macroscopique sera réalisée en laboratoire sur des planaires identifiées et échantillonnées en O1. Cette analyse permettra d'étudier les effets sur différents types de comportement (alimentaire, locomotion, réponse au stress, exploration), sur la régénération et sur la reproduction (pour les espèces sexuées) des planaires sauvages. Des protocoles déjà calibrés ont été mis au point. Dans le même temps une analyse des biomarqueurs de santé sera effectués sur ces mêmes planaires issues de l'environnement échantillonnées en O1.
O2b. Une analyse au niveau macroscopique sera réalisée en laboratoire sur une espèce de planaire de référence bien connu en laboratoire au btsb, Schmidtea mediterranea pour établir un référentiel. Ces planaires seront exposées aux différentes eaux issues des rivières échantillonnées en O1 pour caractériser les mêmes effets qu'en O2a (la locomotion, l'exploration, la réponse au stress, l'alimentation, la régénération et l'analyse des biomarqueurs). Cet objectif va permettre d'établir un référentiel sur une espèce de référence pour pouvoir établir des comparaison entre espèces et entre sites.

Risques identifiés : le risque sur cette partie est quasi nul car les tests sont pour la plupart déjà utilisés en routine sur des planaires de laboratoire mais exposés à d'autres types de polluants. De plus, Schmidtea mediterranea est un très bon modèle de laboratoire pour faire des screening dans des contextes différents tout en permettant d'aller creuser pour appréhender la compréhension des effets, notamment les effets neurotoxiques. Les analyses de comportement sont effectuées via un logiciel de tracking déjà présent au laboratoire BTSB (Ethovision). L'analyse des biomarqueurs de base ne sont pas des analyses très coûteuses donc cet objectif ne nécessite que peu de ressources financières, mais fournira des données de qualité. Seul le suivi de la reproduction présente un risque car il est lié au fait qu'il faut trouver des espèces à reproduction sexuée dans le milieu naturel.

O3 : Comprendre la variabilité de réponse entre espèces et individus en conditions réalistes de terrain.
On peut s'attendre à ce que les différentes espèces sauvages de planaires n'aient pas la même sensibilité aux pesticides. Pour tester cette hypothèse, nous utiliserons des expériences de transplantations réciproques en cage en rivière, une technique ayant fait ses preuves en écologie au CRBE pour tester les phénomènes d'adaptation locale dans la faune sauvage (Petitjean et al. 2023). Des planaires de référence du laboratoire et des espèces de planaires sauvages seront placées en cage en rivière pour une transplantation réciproque entre rivières plus ou moins contaminées aux pesticides en se basant sur les résultats de l'étape O1. Les mêmes biomarqueurs d'effets qu'en O2 seront utilisés (comportement sera suivi par webcam et les biomarqueurs physiologiques) afin de comparer leur capacité de réponse plastique aux pesticides en conditions réalistes de terrain.

Risques identifiés : cet objectif est celui qui présente le plus haut niveau de risque de cette thèse. En effet, l'encagement n'a, à notre connaissance jamais été fait sur planaires, et le protocole sera donc à développer par le doctorant. Des pré tests ont toutefois été mis au point au laboratoire et cette technique est largement utilisée sur poissons et gammares. Le dispositif devra donc être optimisé et les cages adaptées à la morphologie et au comportement des planaires, mais on s'attend à un bon taux de survie des planaires compte tenu de leur bonne résistance en laboratoire.

En combinant ces approches (O1 : terrain, O2 expériences en laboratoire, O3 expériences en rivières) cette thèse permettra de mieux comprendre les impacts des cocktails de pesticides sur les invertébrés aquatiques, tant en terme de santé que de biodiversité, en ainsi d'alimenter le corpus de preuves empiriques des impacts des pratiques agricoles sur la biodiversité pour éclairer les citoyens et les décideurs.

Le doctorant devra avoir des compétences en écotoxicologie.
Avoir déjà travaillé sur un invertébré aquatique et une expertise en éthologie/comportement serait un plus
Compétence en statistique via l'utilisation du logiciel R
Compétence transversales : autonomie, travail en groupe, rédaction