LECOB, Observatoire Océanologique de Banyuls (OOB), Avenue Pierre Fabre, 66650 Banyuls-sur-mer
Encadrants :
Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser. & Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser. (LECOB, OOB, Sorbonne Université)
Contexte scientifique de la thèse
Le réchauffement climatique est reconnu pour affecter durablement les populations de coraux constructeurs de récifs. Il entraîne une mortalité sévère ou une vulnérabilité différente suivant les espèces, assortie d’un profond changement des paysages sous-marins et de la biodiversité associée. Cette sensibilité est accrue avec l’émergence de la pollution plastique, dont les effets semblent particulièrement préoccupant dans les récifs coralliens (Lartaud et al., 2020). Alors que la résilience des organismes face au changement global ne peut être abordée qu’au regard de contraintes multi- stress, pour l’heure les effets toxicologiques n’ont été étudiés que de façon séparée. Seules quelques rares études ont abordé l’effet combiné de stress thermique et plastique (Reichert et al., 2021).
La Méditerranée abrite dans ses eaux profondes (canyon et monts sous-marins), de nombreux récifs coralliens d’eau froide (Chimienti et al., 2019). Ils constituent un maillon essentiel du maintien de la biodiversité, dont de nombreuses espèces patrimoniales, et des ressources halieutiques. Les traits biologiques des principales espèces constructrices de récifs, Desmophyllum pertusum (anciennement Lophelia pertusa) et Madrepora oculata, ont été étudiés au niveau du canyon Lacaze Duthiers, au large de Banyuls-sur-mer sur le littoral de l’Occitanie. Ainsi, une caractérisation détaillée des modalités de croissance, de la reproduction, des habitudes alimentaires et de leur microbiote a pu être établie (Lartaud et al., 2017 ; Galand et al., 2018 ; Chapron et al., 2020a,b ; Chemel et al., 2023), et offre un cadre essentiel à leur conservation, en partenariat avec le Parc Naturel Marin du Golfe du Lion.
Cependant, en Méditerranée les coraux d’eau profonde vivent déjà en limite de leur seuil de tolérance thermique connue (Chapron et al., 2021). Les milieux de canyons sous-marins sont particulièrement exposés à la pollution en macro déchets plastiques, en particulier en Méditerranée (Pham et al., 2014 ; Tubault et al., 2015), et de récentes études révèlent que les microplastiques pourraient être une menace plus sévère que les macro déchets, pour les coraux d’eau froide (Chapron et al., 2018 ; Mouchi et al., 2019). Il apparaît donc urgent de définir l’état des lieux de la pollution en microplastiques dans les écosystèmes coralliens profonds méditerranéens et la résilience des espèces ingénieures afin d’anticiper des solutions de protection ou de mitigation de ces écosystèmes marins vulnérables (VME).
Objectifs de la thèse
La thèse proposée s’inscrit dans le cadre du projet OPERAROC, financé par l’appel EMERGENCE de la Région Occitanie, qui s’intéresse au devenir des coraux ingénieurs des écosystèmes marins profonds
Le projet de thèse vise à apporter une vision intégrative de la pollution plastique et du changement climatique afin de fournir des données précises aux décideurs pour réduire de façon drastique l’empreinte anthropique sur ces organismes sensibles, ce qui permettra d’aiguiller les politiques de gestion pour ces VME. Il s’articule ainsi autour de deux questions principales :
(1) Quel est le niveau actuel de la pollution en micro- et nanoplastiques dans un écosystème corallien de canyon sous-marin et le degré d’exposition pour les communautés associées ?
(2) Quels sont les effets (synergie, antagonisme) des stress thermiques et plastiques sur coraux d’eau profonde dans l’océan de demain ?
(2) Quels sont les effets (synergie, antagonisme) des stress thermiques et plastiques sur coraux d’eau profonde dans l’océan de demain ?
Tâches et méthodologies
1/ La première tâche sera abordée grâce à la programmation d’une campagne de la Flotte Océanographique Française (PLAS-SCORE 2023, resp. F. Lartaud). Dans le canyon Lacaze-Duthiers, situé au large de Banyuls-sur-mer, au sein du Parc Naturel Marin du Golfe du Lion, nous prévoyons de quantifier et caractériser les micro- et nanodéchets plastiques dans la colonne d’eau, les sédiments profonds et les coraux récifaux (Desmophyllum pertusum) pour 3 zones amont/aval du canyon. Pour ce faire, la collecte de particules sera effectuée dans les eaux de surface (filets Manta et Bongo) et en profondeur (filet Tucker) (Constant et al., 2020). Des prélèvements d’eau par bouteille Niskin seront également réalisés pour quantifier et caractériser les petits MPs et nanoplastiques (ter- Halle et al., 2017). Des carottes sédimentaires et l’échantillonnage de fragments de colonies de coraux seront fournis par un engin submersible (ROV Ariane) déployé à partir du N/O Europe (Oct.
2023). La quantification et nature des MPs et nanoplastiques seront établies par μFT-IR et Py GC-MS. Ces travaux seront réalisés en collaboration avec le Cefrem (UPVD) et l’IMRCP (CNRS-Univ Paul Sabatier).
Cette première tâche fournira une évaluation de l’état des lieux de la pollution en MPs et NPs (densité, typicité des déchets, modèles de dépôts) pour la première fois dans un écosystème profond.
2/ La seconde tâche concerne la hiérarchisation des effets des MPs et de la hausse de température sur la physiologie des coraux d’eau froide. Cette étape sera réalisée par expérimentation en conditions contrôlées à l’Observatoire Océanologique de Banyuls. Des fragments de différentes colonies de coraux seront soumis à 6 conditions distinctes pour une exposition chronique (4 mois), en lien avec les projections futures dans les eaux profondes de Méditerranée :
-contrôle (température actuelle en Méditerranée = 13°C),
-effet des MPs conventionnels seuls à concentration environnementale,
-effet de l’augmentation de la température seule pour les projections de la fin du siècle (+1,5°C),
-effet des MPs conventionnels à concentration environnementale combiné à une augmentation de température pour les projections de la fin du siècle (+1,5°C),
-effet d’une projection de l’augmentation de concentration de MPs conventionnels (x5) et de la température pour la fin du siècle (+1,5°C),
-effet de MPs d’un polymère biodégradable de nouvelle génération (PHBV) combiné à une augmentation de température pour les projections de la fin du siècle (+1,5°C).
Cette tâche permettra une caractérisation détaillée des effets cumulés du réchauffement et de la pollution plastique sur les communautés de coraux profonds.
Le calendrier de travail prévisionnel prévoit :
Année 1 = acquisition des données de tâche 1 et calibration des protocoles analytiques novateurs (metatranscriptomique et pyrolyse GC-MS sur corail),
Année 2 = expérimentation en aquarium puis analyse des données de tâche 2.
Année 3 = synthèse des résultats et valorisation (publications scientifiques, présentations dans des congrès). Rédaction du manuscrit.
Références citées
Chapron L., Peru E., Engler A., Ghiglione J. F., Meistertzheim A. L., Pruski A. M., Purser A., Vétion G., Galand P. E. and Lartaud F. (2018) Macro- and microplastics affect cold-water corals growth, feeding and behaviour. Sci. Rep. 8, 15299.
Chapron L., Le Bris N., Durrieu de Madron X., Peru E., Galand P. E. and Lartaud F. (2020) Long term monitoring of cold-water coral growth shows response to episodic meteorological events in the NW Mediterranean. Deep Sea Res. Part I Oceanogr. Res. Pap. 160, 103255.
Chapron L., Lartaud F., Le Bris N., Peru E., Galand P. (2020b) Local variability in microbiome composition and growth suggests habitat preferences for two reef-building cold-water coral species. Frontiers in Microbiology 11, 275.
Chemel M., Meistertzheim A. L., Mouchi V. and Lartaud F. (2023) Reproductive biology of the two main reef-building cold-water coral species (Desmophyllum pertusum and Madrepora oculata) in the Mediterranean Sea. Deep Sea Res. Part I Oceanogr. Res. Pap. 195, 103984.
Chimienti G., Bo M., Taviani M., Mastrototaro F. (2019) Occurrence and biogeography of Mediterranean cold-water corals. In Mediterranean cold-water corals: past, present and future
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Constant M., Ludwig W., Kerhervé P., Sola J., Charrière B., Sanchez-Vidal A., Canals M., Heussner S. (2020) Microplastic fluxes in a large and a small Mediterranean river catchments: the Têt and the Rhône, Northwestern Mediterranean Sea. Science of the Total Environment, 716, 136984.
Galand P., Remize M., Meistertzheim A.L., Pruski A.M., Peru E., Suhroff T.J., Le Bris N., Vétion G., Lartaud F. (2020) Diet shapes cold-water corals bacterial communities. Environmental Microbiology 22, 354-368.
Lartaud F., Meistertzheim A.L., Peru E., Le Bris N. (2017) In situ growth of reef-building cold-water corals: the good, the bad and the ugly. Deep-Sea Research, Part I. 121, 70-78.
Lartaud F., Meistertzheim A. L., Reichert J., Ziegler M., Peru E. and Ghiglione J. F. (2020) Plastics: an additional threat for coral ecosystems. In Perspectives on the marine animal forests of the world (eds. S. Rossi and L. Bramanti). Springer Nature. pp. 469–486.
Mouchi V., Chapron L., Peru E., Pruski A., Meistertzheim A.L., Vétion G., Galand P.E., Lartaud F. (2019) Long-term study suggests species-specific responses of two cold-water corals to macro- and microplastics exposure. Environmental Pollution 253, 322-329.
Pham C. K., Diogo H., Menezes G., Porteiro F. M., Braga-Henriques A., Vandeperre F. and Morato T. (2014) Deep-water longline fishing has reduced impact on vulnerable marine ecosystems. Sci. Rep. 4, 4837.
Reichert J., Tirpitz V., Anand R., Bach K., Knopp J., Schubert P., Wilke T. and Ziegler M. (2021) Interactive effects of microplastic pollution and heat stress on reef-building corals. Environ. Pollut. 290, 118010.
ter Halle A., Jeanneau L., Martignac M., Jardé E., Pedrono B., Brach L., Gigault J. (2017) Nanoplastic in the North Atlantic Subtropical Gyre. Environ. Sci. Techn. 51, 13689−13697.
Tubau X., Canals M., Lastras G., Rayo X., Rivera J. and Amblas D. (2015) Marine litter on the floor of deep submarine canyons of the Northwestern Mediterranean Sea: The role of hydrodynamic processes. Prog. Oceanogr. 134, 379–403.
Profil et compétences recherchées
Le candidat recherché devra être titulaire d’un Master 2 en Biologie, Ecologie, Geosciences, ou avoir de solides bases dans l’un de ces domaines. Idéalement, le candidat doit avoir une première expérience avec les expérimentations en milieu contrôlé, l’analyse en microscopie et/ou en biologie moléculaire (extraction, PCR, bioinfiormatique...). Des connaissances sur l’impact des polluants sur les organismes sont une valeur ajoutée, mais pas rédhibitoire. Il est attendu une bonne autonomie et des facultés d’adaptations, propres à un tel sujet inter-disciplinaire.
Conditions scientifiques matérielles (conditions de sécurité spécifique)
Le laboratoire mettra à disposition du doctorant les moyens nécessaires à la réalisation des travaux de thèse. Ces moyens matériels sont propres au LECOB ou accessible via les plateformes de l’Observatoire Océanologique de Banyuls comprenant, notamment des espaces d’aquariologie pour conduire des expérimentations en milieu contrôlé, un service d’imagerie et microscopie, et une plateforme de biologie moléculaire.
Les conditions de travail impliquent ou peuvent impliquer la participation à des campagnes océanographiques en milieu côtier et hauturier (canyon sous-marin) et des travaux expérimentaux en laboratoire sur du moyen terme (4 mois).
Support financier
Ce sujet de thèse s’appuie sur le financement partagé entre un projet ANR (ARDECO, ANR-20-CE02- 006) et un projet EMERGENCE de la Région Occitanie (OPERAROC), qui assurent le salaire du doctorant et son environnement (instruments et matériels, prestations de services, missions).
Durée du contrat
Le contrat de thèse se déroulera sur 3 ans, du 01/10/2023 au 30/09/2026.
Procédure de recrutement
Les candidats sont invités à envoyer une lettre de candidature et un CV à Franck LARTAUD
(franck.lartaud@obs-banyuls.fr) et Pierre GALAND (pierre.galand@obs-banyuls.fr) avant le 30/06/2023. Après une pré-sélection, un entretien individuel sera réalisé en juillet afin de sélectionner le ou la candidat(e) retenu(e).