Thèse les Chauves-Souris Comme Bioindicateurs des Pollutions et Acteurs de la Régulation des Insectes Ravageurs et Vecteurs de Maladies dans les Agroécosystèmes des Hauts-De-France H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Picardie - Jules Verne École doctorale : Sciences, Technologie, Santé Laboratoire de recherche : EDYSAN - Unité de recherche Ecologie et Dynamique des systèmes anthropisés Direction de la thèse : Ronan MARREC ORCID 0000000316074939 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-03T23:59:59 Dans un contexte de transition vers une agriculture plus durable, il est essentiel de mieux comprendre les effets des pratiques agricoles et des pollutions environnementales sur la biodiversité et les services écosystémiques. Les chiroptères insectivores, capables de consommer chaque nuit de grandes quantités d'insectes, jouent un rôle majeur dans la régulation naturelle des ravageurs de cultures mais aussi de certains parasites et vecteurs de maladies affectant le bétail et potentiellement l'humain.
Cependant, ces espèces protégées et particulièrement sensibles aux modifications de leur environnement peuvent être exposées à des cocktails de contaminants, tels que pesticides et éléments traces métalliques, via l'air, l'eau ou l'ingestion de proies contaminées. Ces polluants peuvent affecter leur survie, leur reproduction et contribuer au déclin de leurs populations, tout en modifiant le service de régulation qu'elles assurent.
Cette thèse vise à caractériser, dans les paysages agricoles transfrontalier franco-belge (Hauts-de-France, Wallonie, Flandre), (1) l'intensité du service de biocontrôle rendu par différentes espèces de chauves-souris grâce à l'analyse ADN de leurs fèces, et (2) leur niveau d'exposition aux polluants en lien avec leur régime alimentaire, les pratiques agricoles et la structure du paysage.
En combinant écologie, écotoxicologie et approches non invasives, ce projet contribuera à faire des chiroptères des sentinelles clés de la santé des agroécosystèmes et des alliées pour une agriculture plus résiliente face aux changements climatique et socio-économique, tout en promouvant les pratiques de gestion agricole favorisant la préservation de la biodiversité fonctionnelle et patrimoniale. Le sujet de recherche proposé s'inscrit pleinement dans les enjeux actuels de transition agroécologique et de durabilité des territoires agricoles. Dans un contexte de crise de la biodiversité et d'intensification des pressions anthropiques sur les écosystèmes, il devient essentiel de mieux comprendre comment les changements d'usage des sols, les pratiques agricoles et les pollutions environnementales influencent à la fois le fonctionnement des agroécosystèmes et les services qu'ils rendent à la société.
L'intensification et l'uniformisation agricoles ont fortement simplifié les paysages, contribuant au déclin global de la biodiversité, notamment des auxiliaires de cultures. Parmi ces espèces, les chauves-souris (chiroptères) insectivores, toutes protégées en Europe [1], sont particulièrement affectées par (i) la destruction, la dégradation et la fragmentation des habitats [2, 3], (ii) la raréfaction généralisée de leurs proies résultant de l'utilisation croissante de pesticides [4], et (iii) la toxicité de l'environnement ou des proies consommées [5, 6]. En raison de leur sensibilité aux perturbations environnementales, de leur rôle de prédateur en haut des réseaux trophiques et de leur capacité à bioaccumuler certains contaminants (pesticides, éléments traces métalliques - ETM), elles constituent d'excellentes espèces bioindicatrices et sentinelles pour évaluer le fonctionnement et la santé des écosystèmes [7, 8].
Les communautés de chauves-souris jouent un rôle fonctionnel majeur dans la régulation naturelle des insectes nuisibles, incluant ravageurs agricoles et vecteurs de maladies du bétail et de l'humain (ex : Lépidoptères Noctuidae, mouches d'étables, moustiques), fournissant ainsi un service écosystémique précieux à l'agriculture [9-11]. Pourtant, ce service de régulation nocturne, complémentaire à celle des prédateurs diurnes comme les oiseaux insectivores [12], reste encore peu exploré à l'échelle des paysages. L'analyse génétique non-invasive de leur régime alimentaire à partir de fèces collectées dans les colonies (métabarcoding de l'ADN environnemental -ADNe- dégradé) représente une méthode puissante et innovante pour identifier simultanément les espèces de chiroptères et d'insectes qu'elles consomment (diversité, fréquence, proportion d'insectes nuisibles), et évaluer leur complémentarité fonctionnelle en matière de biocontrôle [12].
L'intensité de cette régulation dépend aussi du maintien et de la conservation des colonies de maternité des différentes espèces de chiroptères dans les paysages agricoles, et de la facilité des déplacements de transit et de chasse organisés depuis des gîtes fixes selon une stratégie de central-place foraging impliquant un usage sélectif d'habitats et de corridors (ex : haies, lisières de bosquets et de forêts et ripisylves de la trame verte et bleue) tout au long de leur cycle de vie [2, 9, 13, 14]. Par ailleurs, la qualité des agroécosystèmes pour ces espèces dépend aussi d'autres paramètres environnementaux susceptibles d'affecter leurs déplacements (ex: pollution lumineuse nocturne) ou la disponibilité et la qualité de leurs proies (ex: intensité de gestion agricole) [15, 16]. Ainsi, comprendre la manière dont les chauves-souris perçoivent et utilisent le paysage, et l'impact des pressions anthropiques comme l'intensité de gestion agricole, sur la connectivité fonctionnelle, est crucial pour évaluer leur utilisation des agroécosystèmes et la durabilité des services de régulation biologique qu'elles assurent [9, 12, 17].
Cette thèse vise à articuler écologie fonctionnelle, écotoxicologie et analyse des dynamiques paysagères afin de quantifier simultanément (i) le service de biocontrôle rendu par les communautés de chauves-souris et (ii) leur exposition à des cocktails de polluants, en lien avec la structure des paysages et les pratiques agricoles. A travers une approche multi-échelle (de l'individu au paysage) et intégrée de type 'One Health' [18] combinant des approches innovantes non létales (analyse de régime alimentaire par séquençage haut débit, analyses écotoxicologiques, écologie spatiale, télédétection), la thèse contribuera à produire des connaissances applicables à la conservation des chiroptères et à l'accompagnement de pratiques agricoles plus durables dans trois régions transfrontalières franco-belge (Hauts-de-France, Wallonie, Flandre).
Ce projet s'inscrit directement dans les thématiques de l'unité EDYSAN (UMR 7058 CNRS-UPJV), en particulier celles portant sur la biodiversité dans les socio-écosystèmes anthropisés, l'évaluation des impacts des pressions environnementales sur la faune sauvage, et le rôle des espèces bioindicatrices. L'unité est reconnue pour son expertise en écologie du paysage, particulièrement au sein des paysages agricoles maillés par le parcellaire agricole et la trame boisée. Plusieurs projets récents, comme le projet WoodNet (2017-2020, BiodivERsA) et le projet ConservES (2023-2025, BiodivERsA), visent ainsi à comprendre comment les services de contrôle biologique et de pollinisation (et les espèces associées) sont impactés par la présence de différentes infrastructures agroécologiques (haies, bandes enherbées, bandes fleuries) dans l'environnement des parcelles cibles, le long de gradients paysagers et climatiques contrastés. Par ailleurs, le projet IAE-Betterave (2021-2023, France AgriMer) s'est intéressé à comprendre de quelle manière les contextes climatiques et paysagers au sein desquels ces infrastructures agroécologiques sont implantées affecte leur efficacité. L'unité développe également de nombreux travaux sur la modélisation des paysages agricoles au travers de leur intensité de gestion agricole. La thèse de Théo Brusse (2021-2024; UPJV) et le projet SEPIM (2021-2024; France AgriMer) ont visé à définir des outils de modélisation des «paysages de gestion agricole» et leur impact sur la biodiversité, et la thèse d'Arthur Leneveu (2024-2027; ADEME, Région Hauts-de-France) et le projet EMOTIONS (2025-2028; ADEME) amplifient actuellement cette démarche en permettant de modéliser ces intensités de gestion via l'utilisation de la télédétection satellitaire.
De plus, depuis 2022, EDYSAN mène des recherches en lien avec l'activité (comportements de déplacement et chasse) des chiroptères dans les paysages agricoles face à la gestion agricole et à l'agrivoltaïque (thèses de Valentine Leroy [2022-2025; CIFRE ANRT] et de Fatima Zahraa ZEROUAL [2025-2028; MITI CNRS]), et étudie l'influence de la structure 3D des linéaires boisés (haies, ripisylves) du paysage sur cette activité dans le cadre des projets bATRIMOINE (2023-2024, CPER ANAMORPHOSE), CryptoMamm (2025-2027, CPER ANAMORPHOSE) et TransAgroBat (2025-2029, INTERREG FWVl).
Enfin, EDYSAN dispose d'un tout nouveau plateau technique 'ADN dégradé', seule infrastructure dans les Hauts-de-France permettant d'analyser spécifiquement de l'ADN environnemental dégradé issu de matrices complexes comme les fèces de chiroptères. Cet équipement sera mobilisé dans le cadre de cette thèse adossée (pour le budget de fonctionnement) à des recherches partenariales déjà amorcées dans le cadre du Plan National d'Actions en faveur des Chiroptères, comme AgroBat 1 & 2 (2024-2027; Fonds Vert), SexPrint (2025-2029; FEADER et Région Normandie) et TransAgroBat (2025-2029, INTERREG FWVl). Ces projets visent à étudier le service de biocontrôle des insectes nuisibles offert par les communautés de chiroptères dans les paysages agricole intensifiés en étudiant leur régime alimentaire par métabarcoding (identification des espèces de chiroptères et de leurs proies, sexage génétique), dans des colonies de maternité et d'hibernation du Nord de la France. Cette thèse vise à comprendre comment la structure des paysages agricoles et les pollutions d'origine anthropique influencent les communautés de chiroptères insectivores, ainsi que le service de régulation biologique qu'elles assurent vis-à-vis des insectes nuisibles dans les agroécosystèmes transfrontaliers franco-belge (Hauts-de-France, Flandre, Wallonie), soumis à des tendances climatiques communes et à des pratiques agricoles similaires liées aux productions végétales et à l'élevage.
Deux objectifs scientifiques principaux structurent le projet. Le premier (WP1) consiste à quantifier le service écosystémique de contrôle biologique fourni par les différentes espèces de chauves-souris. Il reposera sur l'analyse du régime alimentaire par métabarcoding ADN à partir de fèces déjà collectées au sein de gîtes situés dans les paysages agricoles des trois régions transfrontalières, afin d'identifier les proies consommées, en particulier les ravageurs des cultures (Tâche 1). L'intensité du service de régulation sera évaluée en fonction des espèces et guildes de chauves-souris présentes, des tendances démographiques des colonies (données déjà acquises par le réseau de partenaires) (Tâche 2), et du contexte paysager, notamment la connectivité fonctionnelle des éléments paysagers constituant la trame verte et bleue (Tâche 3).
Le second objectif (WP2) vise à caractériser l'exposition des chiroptères à des cocktails de polluants environnementaux (pesticides et éléments traces métalliques) susceptibles d'affecter la santé des individus et la dynamique des colonies. Les niveaux de contamination seront mesurés par analyses chimiques sur des échantillons non létaux (fèces, poils) ou provenant de cadavres collectés par les réseaux partenaires (Tâche 4). Ces données permettront de relier l'exposition individuelle aux régimes alimentaires des chiroptères et au contexte paysage autour des colonies (structure de l'occupation et de l'usage des sols, intensité des pratiques agricoles) (Tâche 5).
Globalement, ce projet de thèse permettra d'identifier les facteurs paysagers déterminants de la diversité, de la persistance des populations de chiroptères et des services écosystémiques associés, et d'évaluer leur potentiel en tant que solution de biocontrôle fondée sur la nature pour réduire l'usage des pesticides. Une attention particulière sera portée au rôle de l'hétérogénéité paysagère, de la connectivité et de la qualité des infrastructures agroécologiques, ainsi qu'à l'influence des pratiques agricoles sur le régime alimentaire et l'activité des chiroptères, ainsi que sur leur niveau d'exposition aux polluants (pesticides et ETMs) et la taille des colonies.
Dans un contexte marqué par le changement climatique et l'intensification des pressions anthropiques, le projet ambitionne de développer des outils d'analyse innovants et intégrés, articulant écologie trophique, écotoxicologie et analyse spatiale. Cette approche résolument interdisciplinaire permettra d'identifier des leviers d'action stratégiques pour renforcer la santé, la durabilité et la résilience des agroécosystèmes face aux changements globaux qui transcendent les frontières. Elle visera également à formuler des recommandations d'aménagement durables (incluant l'évolution des pratiques agricoles, l'amélioration de la connectivité paysagère ainsi que la gestion des infrastructures agroécologiques et des gîtes) afin de concilier conservation de la biodiversité et optimisation des services écosystémiques de régulation.
Les résultats attendus sont multiples. Sur le plan scientifique, la thèse apportera des connaissances nouvelles sur les relations entre biodiversité fonctionnelle, pollutions diffuses et services écosystémiques en milieu agricole. Sur le plan méthodologique, elle proposera une approche intégrée et transférable. Sur le plan opérationnel, elle contribuera à définir des indicateurs pertinents pour le suivi de la santé des agroécosystèmes et à mieux valoriser le rôle des chauves-souris comme alliées naturelles de la transition agroécologique. Ces travaux déboucheront sur des recommandations spatialisées, coconstruites avec les acteurs du territoire, afin d'adapter les pratiques agricoles aux enjeux écologiques actuels et futurs.
Ce projet s'inscrit pleinement dans les priorités du Plan National d'Actions en faveur des Chiroptères (Action 9 : Intégrer les Chiroptères dans les pratiques agricoles), du Programme d'Investissement d'Avenir et de France 2030 (préservation de la biodiversité fonctionnelle, réduction des intrants, innovation verte, résilience des socio-écosystèmes). Il contribue également aux objectifs de la Stratégie nationale biodiversité 2030 et de la Stratégie nationale bas-carbone. À l'échelle européenne, il est en cohérence avec le Green Deal, les stratégies Farm to Fork et Biodiversité 2030, ainsi qu'avec les principes de l'IPBES, en produisant des connaissances directement mobilisables pour l'action publique. Les données et analyses issues des deux WPs seront intégrées progressivement.
La première année sera dédiée à l'étude, par métabarcoding, du régime alimentaire de différentes espèces de chiroptères à partir d'échantillons fécaux non invasifs déjà récoltés dans 120 colonies situées au sein de paysages agricoles des trois régions transfrontalières (France-Wallonie-Flandre) (WP1, tâche 1). La collecte de fèces a été soutenue règlementairement par le programme CACCHI porté par le Centre d'Ecologie et des Sciences de la COnservation du Museum National d'Histoire Naturelle. Les résultats obtenus seront ensuite mis en relation avec les dynamiques démographiques des colonies (données préalablement collectées par le réseau de partenaires depuis 2020) (WP1, tâche 2).
La deuxième année sera dédiée à la finalisation des analyses spatiales et statistique des données d'écologie trophique de chiroptères du WP1. En parallèle débutera l'analyse des données écotoxicologiques qui seront obtenues en prestation par le Laboratoire Chrono-environnement (UMR 6249 CNRS - Université Marie et Louis Pasteur) sur un sous-échantillon de 90 lots de fèces analysés dans le cadre du WP1, afin d'identifier et quantifier les polluants environnementaux (pesticides et ETMs) auxquels sont exposés les chiroptères de ces colonies et lier ces taux d'exposition à leurs tendances démographiques (WP2, tâche 4).
La troisième année visera à analyser l'effet de la structure des paysages agricoles sur le régime alimentaire (WP1, tâche 3) et les niveaux d'exposition aux polluants (WP2, tâche 5) des colonies de chiroptères échantillonnées. Ces données seront ensuite corrélées avec les tendances démographiques des colonies. Cette dernière année sera également dédiée à la rédaction de la thèse.
Ce phasage assure à la fois la cohérence scientifique et la faisabilité sur le plan temporel.