Thèse Ecologie Microbienne Karstique et Antibiorésistance H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Titulaire d'un Master de Biologie ou Ecologie avec une forte compétence en Microbiologie avec un intérêt pour le lien entre Sciences de l'Environnement et de la Santé.
Des compétences en bioinformatique/biostatistique ou une formation initiale en santé seront appréciées. Si la personne candidate est francophone le niveau B1 en anglais est requis

Établissement : Université de Montpellier École doctorale : GAIA - Biodiversité, Agriculture, Alimentation, Environnement, Terre, Eau Laboratoire de recherche : HSM - Hydrosciences Montpellier Direction de la thèse : Marina HERY ORCID 000000022319734X Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-07T23:59:59 Les eaux souterraines représentent 99 % du volume total d'eau douce sur Terre et fournissent jusqu'à 80 % de l'eau potable en Europe. Les communautés bactériennes des eaux souterraines sont cependant des sujets d'étude largement sous-explorés par rapport aux microbiomes des eaux de surface et des eaux marines. Bien que les eaux souterraines soient parfois considérées comme des environnements stables et isolés, la diversité bactérienne peut y être modulée par divers facteurs dont la chimie de l'eau, l'hétérogénéité spatiale, la connectivité entre réservoirs et avec la surface et le processus de recharge.

Les aquifères karstiques jouent un rôle essentiel pour l'alimentation en eau potable (AEP) en zone méditerranéenne. Du fait de leurs fortes interactions avec la surface, les karsts sont particulièrement vulnérables aux contaminations, qui menacent la santé publique.
Les changements globaux impactent fortement le cycle de l'eau (IPCC, 2023). Les régions méditerranéennes connaissent des événements pluvieux extrêmes de plus en plus intenses et fréquents, affectant la ressources en eau d'un point de vue quantitatif et qualitatif.
Pour améliorer les stratégies de gestion de l'eau adaptées aux hydrosystèmes karstiques dans un contexte de changement global, il faut mieux prendre en compte les spécificités de ces systèmes. Les aquifères karstiques se caractérisent par des modalités de recharge et de transfert complexes engendrant un mélange de flux d'eau d'origines et temps de séjour divers. La connectivité avec la surface se fait au niveau de zones d'infiltration diffuses ou concentrées (pertes). Cela engendre des dynamiques de transfert différentes depuis les zones d'infiltration vers les exutoires : flux rapide (à travers des drains, ou conduits) et flux lents (à travers la matrice). Cette complexité en termes de fonctionnement et de structure est associée à des variations spatio-temporelles des caractéristiques hydrochimiques de l'eau.
Les connaissances sur la microbiologie des environnements karstiques restent principalement limitées aux exutoires naturels (Farnleitner et al., 2005; Pronk et al., 2009; Szekeres et al., 2023). L'influence des conditions hydrogéologiques sur les communautés bactériennes karstiques est encore insuffisamment documentée.
Pourtant la diversité bactérienne pourrait représenter un outil pour tracer l'origine de l'eau (Bucci et al., 2017 ; Héry et al., 2016) et contribuer à une meilleure compréhension du fonctionnement hydrodynamique des karsts. Par ailleurs, les bactéries résistantes aux antibiotiques (ARB) et les gènes de résistance (ARG) sont des contaminants constituant un problème majeur de santé publique pouvant compromettre des objectifs de développement durable. Alors qu'on s'accorde pour reconnaitre que la lutte contre l'antibiorésistance nécessite des actions associant santé humaine, animale et environnementale, l'évaluation du rôle de l'environnement dans le cycle épidémiologique de l'antibiorésistance demeure insuffisante.
Malgré son exploitation pour l'AEP de l'agglomération de Montpellier, de nombreuses questions persistent sur le fonctionnement de l'hydrosystème du Lez ainsi que sur la dynamique spatio temporelle de sa diversité bactérienne et des ARB et ARG. Ce projet de thèse a un double objectif : 1) évaluer si l'étude de la diversité bactérienne et de sa dynamique spatio temporelle peut contribuer à une meilleure compréhension du fonctionnement hydrodynamique d'un système karstique et 2) évaluer la circulation d'ARB et ARG depuis les zones d'infiltration jusqu'à l'exutoire de l'aquifère (source du Lez, utilisée pour l'AEP), en alliant échelle hydrogéologique/territoriale et échelle biologique/moléculaire. Le projet est en lien direct avec le service d'Observation (SO) RABLez et le SO local MEDYCYSS coordonnés par l'OSU OREME et le service national du SNO Karst.
Ce sujet de thèse est adossé à un projet du programme One Water (Projet PEPR K3, 2024-2027, coord Véronique Léonardi, HSM One Water). Cette thèse bénéficiera donc de toutes les données en cours d'acquisition dans ce cadre. La personne retenue sera en interaction directe avec les personnes d'HSM impliquées dans ce projet mais aussi avec les autres membres des équipes PHySE et PENSTER. La personne en thèse bénéficiera du soutien technique de Personnels d'Appui à la Recherche des deux équipes. Ce projet a un double objectif : 1) évaluer si l'étude des communautés bactériennes peut contribuer à une meilleure compréhension du fonctionnement hydrodynamique d'un système karstique et 2) évaluer la circulation d'ARB et ARG au sein d'un hydrosystème karstique.
Ces objectifs se déclinent depuis les zones d'infiltration qui alimentent les eaux souterraines de l'aquifère du Lez, jusqu'aux exutoires naturels de l'aquifère dont la source du Lez et les zones de pompage d'EDCH (eau destinée à la consommation humaine).
Ces études allient différentes échelles : échelle hydrogéologique/territoriale et échelle biologique/moléculaire.
Finalement, ce projet est un projet d'écologie de la santé puisque la bactérie (en particulier antibiorésistante) sera étudiée dans sa niche et en particulier au sein de populations et communautés microbiennes complexes.
Les travaux de cette thèse seront à la fois basés sur des campagnes de prélèvements et observations de terrain (bassin versant du Lez) et sur des travaux expérimentaux. La dynamique spatio-temporelle de la diversité bactérienne sera déterminée par metabarcoding du gène de l'ARNr 16S à partir d'échantillons prélevés dans différents points de l'aquifère sous différentes conditions hydrologiques, incluant des évènements de crues. Une attention particulière sera portée sur les zones d'interactions entre surface et souterrain : zones d'infiltration diffuses ou concentrées, ruisseaux temporaires, forages, exutoires temporaires et exutoire principal (source du Lez). Des outils bioinformatiques et statistiques permettront une analyse intégrée des données de diversité bactérienne avec des données hydrologiques et hydrochimiques. Des outils tels que Sourcetraker permettront de déterminer la contribution relative des différentes masses d'eau à la diversité observée aux exutoires. Des taxons « indicateurs » de certaines masses d'eau ou de certaines conditions hydrologiques seront déterminés.