Thèse Dissémination des Bactéries Pathogènes Fécales en Milieu Tropical à l'Échelle des Grands Bassins Versants H/F - Doctorat.Gouv.Fr

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 : Laurie BOITHIAS ORCID 0000000334147329 Début de la thèse : 2027-09-01 Date limite de candidature : 2026-11-23T23:59:59 Les maladies hydriques comme les diarrhées restent une préoccupation majeure dans les régions tropicales et sont le plus souvent causées par l'ingestion d'un agent infectieux, par exemple une bactérie pathogène fécale. Etant donné que l'occurrence des bactéries fécales et leur devenir dans l'environnement dépendent de facteurs biotiques et abiotiques tels que les usages des terres, le type de sol, le climat, et l'hydrologie, les changements globaux, c'est-à-dire le changement climatique et les changements d'usages des terres, modifient les processus contrôlant le devenir des bactéries dans l'environnement. Dans l'ensemble, peu d'études ont été conduites à ce jour pour évaluer le devenir et le transport des bactéries fécales en milieu tropical. Au Laos, peu d'études ont été menées sur les grandes rivières et la spatialisation à l'échelle du grand bassin versant reste nécessaire pour la généralisation des processus et la prévision du risque sanitaire, par exemple à l'échelle du pays. En Afrique de l'Ouest, les sources de pollution ponctuelles, qui ne coïncident pas toujours avec les apports en matières en suspension, se sont révélées avoir un impact important, par exemple en milieu urbain. De plus, l'extrapolation des résultats au-delà des sites étudiés reste un défi, en raison de la grande variabilité des caractéristiques des eaux de surface et de leur environnement.
Cette proposition de thèse vise donc à mieux comprendre le transport et le devenir des bactéries fécales en milieu tropical et pour de grandes échelles spatiales. La méthodologie suggérée pour la mise en oeuvre de cette thèse s'appuiera, d'une part, sur l'analyse statistique des relations entre données de suivi à long terme in situ des SNO M-TROPICS et AMMA-CATCH, et données de télédétection (Sentinel-2 et 3, Landsat-8 et 9), et d'autre part sur la modélisation numérique, par exemple SWAT+, pour décrire le devenir des bactéries fécales à l'échelle des grand bassins versants (Mékong, Niger ou Sénégal). Le modèle permettra de tester des scénarios et d'évaluer le risque sanitaire.
La thèse sera co-encadrée par Laurie Boithias (GET, Université de Toulouse) et par Kyunghwa Cho (E2AI, Korea University) et réalisée au laboratoire GET (https://www.get.omp.eu/), en incluant une mobilité obligatoire d'une durée jusqu'à 12 mois dans le laboratoire E2AI (https://weilunist.creatorlink.net/), avec des missions possibles au Laos et en Afrique de l'Ouest.
Nous recherchons une candidate ou un candidat motivé.e par la Recherche en Sciences de la Terre. Elle/Il doit détenir un diplôme de Master ou Ingénieur dans l'une des disciplines suivantes : sciences de l'environnement, hydrologie, et/ou hydrogéologie, et justifier d'une expérience avérée en programmation : traitement de données, télédétection, modèles hydrologiques. Il/Elle doit maîtriser l'Anglais, aussi bien à l'écrit qu'à l'oral. Waterborne diseases such as diarrhea are still a major concern in tropical regions (https://www.healthdata.org/) and are most often caused by the ingestion of an infectious agent, like fecal pathogenic bacteria. The occurrence of fecal bacteria and their fate in the environment depend on biotic and abiotic drivers such as land use, soil type, climate, and hydrology (Wall et al., 2015). Global change, namely climate change and land use change, alters the processes driving bacteria fate and transport in the environment (Coffey et al., 2016; IPCC, 2014).
In general, few studies were conducted so far to assess the fate and transport of fecal bacteria in tropical environments (Rochelle-Newall et al., 2015). In Lao PDR, we used Escherichia coli (E. coli) as fecal bacteria indicator to demonstrate a strong link between land use, soil erosion, the spread of fecal bacteria, and the incidence of diarrhea during the rainy season (Boithias et al., 2021, 2016; Ribolzi et al., 2016; Rochelle-Newall et al., 2016). During the dry season, numerical modeling confirmed the role of the hyporheic zone in supplying E. coli to the stream (Kim et al., 2017). However, few studies have been conducted on large rivers (Causse et al., 2015; Nakhle et al., 2021), and the spatialization on the large catchment scale remains necessary to generalize processes and predict health risk, for example at the national scale (Boithias et al., 2022).
In West Africa, we showed the role of suspended sediment in the temporal dynamics of E. coli in lakes and reservoirs (Robert et al., 2021), and rivers (Boubacar Moussa et al., 2025). We showed that reflectance measurements obtained through in situ and satellite optical radiometry are well suited for monitoring suspended solids in surface water (Boubacar Moussa et al., 2022; Papa et al., 2023) and can help to track the dynamics of associated bacteria (Mant et al., 2025; Robert et al., 2021). However, pollution point-sources, that do not always coincide with suspended matter loads, have been shown to have an important impact, for example in urban areas, such as the Niger river in Niamey (Boubacar Moussa et al., 2025). In addition, the extrapolation of the results beyond the studied sites remains a challenge, because of the large variability of the surface water characteristics and their environment. This PhD thesis proposition aims at better understanding the transport and the fate of the fecal bacteria in tropical environments and for large spatial scales, using data collected in situ and stemming from satellite sensors, combined to a modelling approach. The three research lines envisioned are the following:
O1. Analysis of the spatial and temporal variability of E. coli, and of the relationships with water quality, including suspended sediment concentration, and water reflectance
O2. Evaluation of the contribution of remote sensing and of in situ measurements of water color for the mapping of the health hazard on the catchment scale
O3. High frequency modeling and prediction of the E. coli concentration on large spatial scales The methodology suggested to implement this thesis will be based, on one hand, on the statistical analysis of the relationship between long-term in situ monitoring data from M-TROPICS and AMMA-CATCH CZOs, and remote sensing data (Sentinel-2 and 3, Landsat-8 and 9), and on the other hand, on numerical modeling, such as SWAT+ (Bieger et al., 2017), to describe the fate of fecal bacteria on large catchment scales (Mekong, Niger or Senegal). Once calibrated and validated with combined field and remote sensing data (Santini et al., 2026), the model will allow testing scenarios.

Nous recherchons une candidate ou un candidat motivé.e par la Recherche en Sciences de la Terre. Elle/Il doit détenir un diplôme de Master ou Ingénieur dans l'une des disciplines suivantes : sciences de l'environnement, hydrologie, et/ou hydrogéologie, et justifier d'une expérience avérée en programmation : traitement de données, télédétection, modèles hydrologiques. Il/Elle doit maîtriser l'Anglais, aussi bien à l'écrit qu'à l'oral.

Application link : https://edd-projets.utoulouse.fr/

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