Thèse Couplage Innovant Expérience - Modélisation pour Évaluer le Rôle des Amibes dans la Dissémination de l'Antibiorésistance Bactéries - Gènes dans le Sol H/F

Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Grenoble Alpes École doctorale : STEP - Sciences de la Terre de l'Environnement et des Planètes Laboratoire de recherche : Institut des Géosciences de l'Environnement (IGE) Direction de la thèse : Jean MARTINS ORCID 0000000303141311 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-07-24T23:59:59 L'antibiorésistance (ABR) est une menace globale touchant la santé humaine, animale et environnementale. Limiter ses réservoirs environnementaux nécessite de mieux comprendre ses voies de dissémination. Si les eaux usées et de surface sont bien étudiées, le rôle des sols reste encore peu exploré. Les sols sont pourtant des réservoirs majeurs de bactéries résistantes aux antibiotiques (BRAs) porteuses de gènes de résistances aux antibiotiques (GRAs). Dans ce milieu tellurique, les protistes (micro-eucaryote), notamment les amibes, jouent un rôle important dans la régulation des populations bactériennes via leur activité de prédation. Cependant, des bactéries parmi lesquelles des pathogènes opportunistes dont des BRAs, résistent à la lyse amibienne après leur phagocytose et persistent alors dans le microbiote amibien. Les amibes pourraient alors jouer un rôle clé comme vecteurs de bactéries(gènes) résistantes aux antibiotiques (BRAs/GRAs). Par une approche interdisciplinaire intégrée «One Health», la thèse propose d'étudier l'influence des propriétés des sols sur la survie et la mobilité des amibes, des BRAs et GRAs (marquages moléculaires). Un couplage innovant expérience/modélisation (réacteurs, carottes de sol, tomographie X, modèle hydrobiogéochimique) permettra de quantifier leur transport dans le sol et prédire le risque de dissémination de l'AMR.
L'antibiorésistance (ABR) ne connaît ni frontières géographiques ni barrières d'espèce. Problème complexe et en pleine croissance, elle constitue une menace importante pour la santé humaine, animale et environnementale. Au-delà de la problématique du développement de nouveaux antimicrobiens, limiter le nombre et l'ampleur des réservoirs d'antibiorésistance dans notre environnement naturel et urbain est une nécessité. Cela implique de mieux connaître, comprendre et prédire les différentes voies de dissémination de l'ABR dans l'environnement. Ainsi, les eaux usées, les eaux de surfaces, l'épandage d'effluents sur les sols, par exemple, sont des voies reconnues et aujourd'hui largement étudiées. En revanche, la dissémination de l'ABR dans les sols, par le transport intrinsèque des bactéries ou via des vecteurs potentiels (à identifier), est peu étudiée, alors que les sols sont reconnus comme des hotspots de bactéries pathogènes (Matthews et al., 2025) ou de gènes de résistance (Archundia et al. 2017, 2021). Le rôle des protistes du sol, notamment, est peu connu alors qu'ils sont capables de se déplacer dans la porosité du sol en recherche de nourriture (Rossine et al., 2022), y compris en conditions de stress hydrique, grâce à leur capacité d'enkystement, qui les transforme en colloïdes mobiles. Les protistes amibiens (e.g. Acanthamoeba, Naegleria, Tetramitus,...) sont reconnus pour leur rôle dans la régulation des populations microbiennes (phagocytose). Cependant, certaines bactéries, y compris des pathogènes résistants aux antibiotiques, survivent à la lyse amibienne et restent hébergées dans le microbiote amibien(Denet et al., 2018; B. A. T. Nguyen et al., 2020; T. B. A. Nguyen et al., 2023) (Denet et al. 2017). Ces bactéries problématiques en santé clinique, car résistantes aux antibiotiques et les ESBL sont reconnues par l'OMS comme des pathogènes prioritaires critiques. En parallèle de la mobilité intrinsèque des bactéries résistantes aux antibiotiques (BRAs), ces amibes en tant que vecteurs pourraient ainsi jouer un rôle majeur dans la survie et la dissémination de certaines BRAs dans les sols. Par leurs propriétés (texture, rétention en eau...), les sols semblent conditionner le développement des amibes (Huang et al., 2024) et influencer leur mobilité.
Dans ce projet de thèse, nous proposons de développer une approche fortement interdisciplinaire pour évaluer le rôle des protistes dans la dissémination de l'ABR dans divers types de sols (divers usages et contextes hydriques) du pore à la parcelle. L'hypothèse de cette thèse est que par leur forte mobilité, les amibes participent à la survie et à la dissémination active de BRAs dans les sols dont les propriétés influencent ces 2 phénomènes.
Pour évaluer ce rôle, nous proposons une approche fortement interdisciplinaire (hybridation des concepts et méthodologies) couplant les compétences et moyens (outils, infrastructures (L2, Séquençage, ...)) des 2 laboratoires associant ainsi des spécialistes de l'écologie microbienne du sol, de l'ABR, avec des experts en biogéochimie, physique du sol, et modélisation pour répondre aux objectifs suivants :
i°) Décrire l'influence de la nature et de la structure de sols modèles (texture et structure variables) sur l'occurrence de certaines amibes et leur microbiote.
ii°) Évaluer et quantifier à petite échelle (microcosme, carotte non remaniée de différents sols) le rôle de vecteur de BRAs des amibes. La survie et la mobilité des BRAs seront étudiées avec ou sans amibes en fonction des propriétés des sols, comme l'hydrodynamique et la structure spatiale (tomographie X).
iii°) Caractériser le transport de BRAs dans le sol par les amibes pour évaluer le risque de leur dissémination par une modéliser couplée hydro-biogéochimique. Axe 1 : (M1-12). Des sols de propriétés et usages variables seront échantillonnés pour en isoler les amibes et leur microbiote. La flore bactérienne totale intra-amibienne sera alors caractérisée et quantifiée sur milieux spécifiques ainsi que les BRAs pathogènes d'intérêt (e .g. S. maltophilia et K. pneumoniae, P. aeruginosa résistantes aux bêta-lactamases à spectre étendu/ESBL). Des gènes d'intérêt clinique seront recherchés sur ces isolats et leur phénotype de sensibilité aux antibiotiques caractérisé pour identifier la présence de BRAs pathogènes de l'Homme (Denet et al., 2017) dans les amibes des différents sols.

Axe 2 : (M10-30). L'influence de la présence des amibes sur la dissémination des BRAs sera étudiée en petits réacteurs de type carotte de sol non remanié (structure préservée), permettant de contrôler divers facteurs abiotiques (écoulement, T°C, humidité, géochimie...). Les sols les plus adaptés à la survie des amibes porteuses de BRAs (Axe1) seront caractérisés et stérilisés. Les bactéries précédemment isolées dans des amibes (S. maltophilia, K. pneumoniae et P. aeruginosa (issues de l'axe 1 ou de projets précédents (Denet et al., 2017 et MSCA-FLUXARG) seront suivies dans les réacteurs de sol après marquage fluorescents spécifiques et inoculation avec/sans amibes (A. castellanii). La vectorisation sera alors suivie par cytométrie (et/ou PCR) afin d'étudier leur dissémination lors d'expériences en conditions d'écoulement contrôlé. Les chemins de l'eau et de déplacement des amibes et des bactéries dans le sol (micro et macroporosité) seront caractérisés par µ-Tomographie X (clé pour la modélisation).

Axe 3 : (M24-36) : Les données quantitatives obtenues serviront à établir un modèle prédictif qui intégrera les connaissances hydrologiques des sites déjà acquises au sein de l'IGE et les données des axes 1 et 2 des BRAs pouvant être disséminées par les amibes. Ce modèle permettra d'appréhender le risque réel, à l'échelle par exemple d'un bassin versant ou d'un aquifère, de vectorisation de BRAs par les amibes en comparant des scénarii en présence et absence de ces protistes.