Thèse Caractérisation des Contaminants Aérosolisés Lors d'Usages Urbains d'Eaux Non Conventionnelles et Évaluation des Risques Sanitaires Associés H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Est Créteil École doctorale : SIE - Sciences, Ingénierie et Environnement Laboratoire de recherche : LEESU - Laboratoire Eau Environnement et Systèmes Urbain Direction de la thèse : Françoise LUCAS ORCID 0000000170862165 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-06T23:59:59 Face à la raréfaction de l'eau potable, les villes développent des stratégies alternatives s'appuyant sur l'utilisation d'eaux non conventionnelles (eaux de surface non/peu traitées, eaux pluviales, eaux usées traitées) pour des usages urbains
(vonEiff et al. 2023), tels que le lavage de voirie ou l'arrosage des espaces verts. Si ces pratiques contribuent à la sobriété hydrique, elles génèrent des aérosols susceptibles de véhiculer des contaminants biologiques, chimiques et particulaires vers les travailleurs et les riverains (Niculita-Hirzel et al. 2024; Courault et al. 2017; Bhatt et al. 2022). Les données disponibles sur ce risque d'exposition restent aujourd'hui insuffisantes, en particulier pour les usages d'eaux de surface faiblement traitées en contexte urbain.
Dans le cadre du projet ANR AerEau (2025-2029), cette thèse propose de caractériser les contaminants présents dans les aérosols produits lors différents usages du réseau d'eau non potable (RENP) de la Ville de Paris, la récupération des eaux pluviales et les eaux de surface : e.g. le nettoyage des voiries, l'arrosage des parcs, les jeux d'eau. Des campagnes de terrain menées directement sur le terrain, en lien étroit avec les services techniques de la Ville de Paris et du laboratoire Eau de Paris , le conseil départemental de Seine-Saint-Denis , permettront d'étudier la nature, l'origine et la dispersion de ces contaminants dans l'air urbain.
Plusieurs questions structureront ce travail doctoral : quelle est la contribution respective de la ressource en eau et des surfaces urbaines dans la contamination des aérosols ? Dans quelle mesure les facteurs environnementaux (i.e. vent, température, humidité, saisonnalité) modulent-ils l'exposition des personnes aux bioaérosols émis dans ces contextes ? Quel niveau de risque infectieux ces aérosols représentent-ils pour les agents municipaux et pour les usagers des espaces publics ?
Pour y répondre, le(a) doctorant(e) mettra en place un ensemble de méthodes complémentaires. La contamination microbiologique (bactéries, virus) des aérosols, de l'eau et des surfaces sera quantifiée par PCR quantitative (qPCR et dPCR), et les communautés microbiennes caractérisées par métabarcoding du gène de l'ARNr 16S via séquençage haut débit (MiSeq). Des approches de traçage microbien (Microbial Source Tracking) sur des marqueurs ciblés pourront permettre d'identifier et de hiérarchiser les sources de contamination. En parallèle, les analyses de micropolluants (LC-HRMS) et de microplastiques (µFTIR) seront conduites avec le soutien d'un personnel technique dédié au projet (ingénieur d'études). L'ensemble de ces données alimentera une analyse quantitative du risque microbiologique (QMRA) et une modélisation / simulation de différents scénarios d'exposition.
Ces travaux apporteront des premières données robustes sur la qualité de l'air lors d'usages urbains d'eaux non conventionnelles, et fourniront aux acteurs institutionnels des éléments scientifiques concrets pour encadrer et sécuriser le développement de ces pratiques dans les agglocmérations du Bibliographie:
- Bhatt P. et al. 2022. https://doi.org/10.1016/j.jece.2022.107598.
- Courault, D.I.A. et al. 2017. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2017.03.105.
- von Eiff D. et al. 2023. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.116370.
- Niculita-Hirzel H. et al. 2024. https://doi.org/10.3390/air2020007.
Le développement du recours aux eaux non conventionnelles pour des usages urbains devient une nécessité en réponse aux tensions croissantes sur la ressource en eau potable (Bichai et al. 2015). A cet égard, la Ville de Paris exploite un réseau d'eau non potable historique, alimenté par des eaux de surface faiblement traitées et mobilisé quotidiennement pour le nettoyage des voiries et l'arrosage des espaces verts (Trinh 2017). Si des travaux antérieurs du LEESU ont montré que les surfaces urbaines constituent une source majeure de micro-organismes dans les aérosols de lavage (Seidl et al. 2016), les données sur les virus, les micropolluants et les microplastiques restent quasi inexistantes, et aucune modélisation des risques n'a encore été appliquée à ces usages. Cette thèse s'inscrit à l'interface entre microbiologie environnementale, contaminants chimiques et particulaires, étude des aérosols et santé publique, et s'intègre dans le projet ANR AerEau (2025-2029). L'objectif général de cette thèse est d'évaluer les risques sanitaires liés à l'aérosolisation de contaminants lors d'usages urbains d'eaux non conventionnelles. La thèse visera ainsi à :
- Identifier et hiérarchiser les sources de contamination microbiologique des aérosols produits lors du lavage de voirie et de l'arrosage des parcs avec l'eau du réseau non potable (RENP) parisien.
- Quantifier l'influence des facteurs environnementaux (vent, température, humidité, saisonnalité) sur la composition et la dispersion de ces aérosols.
- Conduire une évaluation quantitative du risque microbiologique (QMRA) pour les travailleurs et les riverains, en intégrant une approche multi-contaminants (microorganismes, micropolluants, microplastiques).
La thèse mobilisera une approche multi-matrices en associant des campagnes de terrain en conditions réelles, optimisation de protocoles de prélèvement et d'analyse et modélisation des risques. Les aérosols, eaux et surfaces seront échantillonnés lors de campagnes menées sur le réseau non potable parisien, dans le cadre d'opérations de lavage de voirie et d'arrosage de parcs, en lien avec les services techniques de la Ville de Paris. La contamination microbiologique sera quantifiée par qPCR et PCR digitale (virus entériques et respiratoires, mycobactéries, indicateurs fécaux) et les communautés bactériennes caractérisées par métabarcoding 16S par MiSeq (Illumina). L'origine des contaminants détectés dans les aérosols sera déterminée par traçage microbien (Microbial source tracking), en s'appuyant sur des marqueurs spécifiques d'origine humaine et animale. Les micropolluants organiques seront analysés par chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse haute résolution (LC-HRMS), et les microplastiques caractérisés par microspectrométrie infrarouge (µFTIR). L'ensemble de ces données alimentera une analyse quantitative du risque microbiologique (QMRA)
(Hajare et al. 2021), reposant sur des modèles dose-réponse pour des pathogènes de référence et des simulations de Monte Carlo pour différents scénarios d'exposition des travailleurs et des riverains à l'ensemble des polluants étudiés.