Dans le cadre des Master 2 orientés « recherche » financés par la Fondation pour la Recherche sur la Biodiversité (FRB), les membres du projet GloMEc (Global Change in Mountain Ecosystems) et de l’équipe BIOREF (Biodiversité, réseaux trophiques et flux dans les écosystèmes aquatiques) du Laboratoire Ecologie Fonctionnelle et Environnement (UMR 5245) recherchent un candidat pour ce projet à la jonction entre biodiversité (écologie microbienne) et santé (épidémiologie des maladies infectieuses des amphibiens).
Contexte : Les écosystèmes de montagnes sont d’une importance considérable pour les sociétés humaines (provision d’eau potable, entre autres) mais très sensibles au changement global (dérèglement climatique, pollutions chimiques et nutritives, dégradation des habitats, introduction d’espèces invasives) causé par les activités humaines (pastoralisme, tourisme, construction de barrage, empoissonnement des lacs d’altitude). Sont considérés ici deux indicateurs de la « santé » de ces écosystème montagnards : les biofilms et les amphibiens. Les premiers constituent des communautés très productives et diversifiées des écosystèmes d’eau douce. En altitude, ils forment notamment la base des réseaux alimentaires : les têtards de certains amphibiens s’en nourrissent. Les amphibiens participent activement à la purification de l’eau et forment le lien entre les mondes aquatique et terrestre. Leur productivité (biomasse importante) en fait aussi des éléments clés des écosystèmes montagnards. La chytridiomycose amphibienne, panzootie causée par le champignon aquatique Batrachochytrium dendrobatidis (Bd) répandus mondialement par l’homme, menace gravement la biodiversité amphibienne, ayant causé mondialement des centaines de déclins et extinctions. Cette maladie est observée dans les Pyrénées où elle cause entre autres des déclins de populations du crapaud accoucheur (Alytes obstetricans), que notre équipe étudie depuis plus de 10 ans.
Toutefois, l’épidémiologie de la chytridiomycose amphibienne n’y est pas encore élucidée. Plusieurs éléments suggèrent que les amphibiens pourraient être protégés par des facteurs environnementaux biotiques, comme par exemple la microfaune aquatique (Schmeller et al. 2014). Notre objectif est d’évaluer si les biofilms benthiques des lacs pyrénéens peuvent réduire le risque infectieux posé par Bd. Nous voulons aussi déterminer si divers types de biofilms ont différentes capacités de protection, et s’ils peuvent aider à limiter l’infection. En effet, Bd possède un stade de vie aquatique et motile, la zoospore (le stade infectieux), qui est susceptible d’entrer en contact avec les biofilms benthiques. Ces derniers sont littéralement des mini-écosystèmes connus soit pour être capable d’abriter et protéger certains agents pathogènes humains causant des maladies hydriques (lorsque que ces derniers parviennent à coloniser un biofilm), soit pour les éliminer (les biofilms peuvent abriter des microprédateurs, ou contenir des microorganismes antagonistes à Bd, par exemple en sécrétant des substances antifongiques). Notre hypothèse est que plus la biodiversité est importante dans les biofilms, plus ces derniers seront capables de réduire la quantité de zoospores dans la colonne d’eau. L’altération des biofilms par les activités humaines mènerait alors à un risque d’infection et/ou une charge parasitaire plus importants pour les amphibiens.
Pour tester cette hypothèse, nous avons adopté une approche transdisciplinaire, liant investigations in- et ex-situ (étude de la composition taxonomique des biofilms par metabarcoding, corrélation avec risque d’infection par Bd). Nous souhaitons compléter cette démarche d’abord avec une première expérience en laboratoire pour savoir si ces biofilms, seuls, inhibent Bd (expérience 1). Les infections de têtards en laboratoire sont l’étape suivante (expérience 2). A l’aide des résultats de l’expérience 1 (s’ils sont prometteurs), nous allons sélectionner pour ce projet deux types de biofilms les plus-à-mêmes de répondre à la question de recherche. Nous élèverons des têtards sur un biofilm de bonne qualité, un autre groupe sur un biofilm de mauvaise qualité (riche en cyanobactéries, d’un lac « dégradé ») et un dernier groupe sans biofilm (nourri avec tablettes alimentaires industrielles). Nous infecterons expérimentalement les têtards avec une charge connue de Bd. Nous évaluerons, par qPCR, la prévalence et l’intensité d’infection moyenne de Bd dans chaque groupe de traitement au cours du temps. La présence de contrôles « négatifs » (non exposés à Bd) pour chaque groupe renseignera aussi sur la qualité nutritive des deux biofilms, en mesurant le poids des têtards.
L’approche est pluridisciplinaire, impliquant sciences vétérinaires (nutrition, épidémiologie, diagnostic), écologiques (limnologie) et microbiologiques. L’échelle est régionale (Pyrénées). Nous avons déjà obtenu un avis favorable du comité d’éthique n°73 et du Ministère de l’enseignement supérieur et de la recherche (réf APAFIS#25575-2020052812331078 v4) pour le protocole expérimental de ce projet, et avons les infrastructures nécessaires pour le mener à bien. Les autorisations de capture à la DREAL sont en cours.
Mots-clés: Biofilms, parasite, santé des écosystèmes, écologie microbienne, intéractions hôte-pathogène-environnement-microbiome, pyramide des maladies
Compétences requises :
-bon niveau d’anglais et de statistiques inférentielles requis (niveau GLM si possible, avantage si maitrise des GLMM). Maîtrise du logiciel R nécessaire.
-Excellente capacité de synthèse, de rédaction, de présentation orale (FR ou EN)
-L’étudiant devra faire preuve d’une méticulosité et d’une assiduité absolues, ainsi que d’abnégation. Il devra témoigner d’un fort sens des responsabilités. Le soin aux animaux est nécessaire pour garantir leur bien-être, mais demande parfois d’être flexible sur le volume horaire.
-Forte capacité d’organisation indispensable.
-Habilité nécessaire à travailler en équipe, mais aussi de façon autonome et fiable (capacités à respecter les consignes et à s’y adapter)
-La problématique est complexe, et nouvelle, ce qui signifie que les protocoles ne sont pas au point. L’étudiant doit être capable de gérer les imprévus en résolvant les problèmes techniques mineures. Il doit donc être astucieux et ingénieux, mais aussi savoir faire appel à l’aide lorsque nécessaire (problèmes majeurs).
-connaissances de base sur l’épidémiologie des maladies infectieuses souhaitées.
-une expérience préalable de travail en laboratoire (par ex. qPCR) sera un avantage considérable. Une expérience avec les amphibiens ou d’autres animaux de laboratoire est un plus.
-Les travaux impliqueront des sorties dans les Pyrénées pour récupérer des échantillons d’eau, de biofilms, entre autres. Un bon niveau de randonnée est souhaité.
Email to [email protected]
Lieu de travail : Laboratoire d’écologie fonctionnelle et environnement – UMR 5245 -INP-ENSAT, Avenue de l’Agrobiopole, BP32607 Auzeville-Tolosane 31126 Castanet-Tolosan Cedex, France
Superviseurs : Hugo Sentenac, Adeline Loyau, Dirk Schmeller
Exemples de compétences et d’expériences potentiellement acquises à la fin du stage :
– Introduction approfondie et familiarisation avec le monde de la recherche scientifique grâce à la collaboration avec une équipe de chercheurs. L’étudiant verra comment se déroule un projet scientifique international (projet GloMEc Global Change in Mountain Ecosystems, https://www.p3mountains.org/), et aidera considérablement ses membres avec la réalisation de ce projet.
– Revue de la littérature / Lecture scientifique / Réflexion critique / Rédaction scientifique. Tous ces éléments permettront d’améliorer le niveau de maîtrise de l’anglais tout au long du projet
– Introduction à la conception de projets, réalisation de travaux sur le terrain, introduction au travail de laboratoire (comptage au microscope, manipulation de la culture microbienne, etc,)
– Analyse statistique : modèle linéaire et linéaire généralisé mixte (GLMM)
– Connaissances théoriques et pratiques sur l’écologie, l’écologie microbienne (y compris sur les communautés de biofilms), l’écologie des maladies et l’épidémiologie. L’étudiant se familiarisera avec des concepts importants tels que One Health/EcoHealth dans le contexte de la durabilité, le concept de pyramide des maladies (hôte-pathogène-microbiote-environnement) et le phénomène de l’émergence des maladies infectieuses, qui sont tous particulièrement pertinents de nos jours. Mieux, il aura la possibilité d’appliquer ces concepts tout en se concentrant sur la santé des écosystèmes d’eau douce, avec l’étude des communautés de biofilms et du pathogène le plus agressif jamais connu (qui, soit dit en passant, n’est heureusement pas zoonotique). Ces connaissances seront transférables à d’autres systèmes et, à ce titre, s’avéreront très probablement utiles pour l’étudiant.
Financement : gratification d’environ 600€ par mois.
Période : Flexible, mais période d’avril à septembre 2022 souhaitée. Deadline Octobre 2022 : remise du rapport à la FRB.
Note : Ce projet de master fera partie d’un projet plus vaste. Cela signifie que l’étudiant en master bénéficiera d’avantages significatifs tout au long de son stage, à savoir :
– une aide continue fournie tout au long du projet
– la possibilité de faire partie de publications scientifiques si ce projet de master conduit à de nouvelles découvertes utiles pour le projet GloMEc.
– si intéressé et disponible, l’étudiant pourrait aider les superviseurs lors du prochain travail de terrain en montagne à la fin du printemps et en été 2022 (nous avons de nombreux sites d’étude dans les Pyrénées) et en apprendre davantage sur les écosystèmes et la faune des Pyrénées, en particulier les amphibiens (bon niveau de randonnée requis)
– Potentiel de collaboration future, à condition que ce projet directeur se déroule sans heurts

Pour plus d’informations (site web GloMEc + conseils de lectures au préalable*) :
– Site de l’équipe BIOREF : https://www.eco.omp.eu/research-team/biodiversite-reseaux-trophiques-et-flux-dans-les-ecosystemes-aquatiques-bioref/
– Site web du projet GloMEc : https://www.p3mountains.org/

(1) Fisher, M.C., Garner, T.W.J. (2020) « Chytrid fungi and global amphibian declines », Nature Reviews Microbiology, 1-12. Il existe des tonnes d’articles sur la chytridiomycose et la Bd des amphibiens, et dans une moindre mesure sur la Bsal. Celui-ci est récent (et donc à jour) et donne une bonne vue d’ensemble
(2) Flemming, H.-C., Wuertz, S. (2019) « Bacteria and archaea on Earth and their abundance in biofilms », Nature Reviews Microbiology, 17(4), 247-260. Bien que l’objectif principal du document ne nous concerne pas trop, il est bien écrit et magnifiquement illustré, et il fournit des définitions merveilleuses et claires. Là encore, il est récent, de sorte que vous pouvez y trouver de nombreuses bonnes références. Si vous devez en choisir une, je vous le recommande vivement :
(3) Battin, T.J., Besemer, K., Bengtsson, M.M., Romani, A.M., Packmann, A.I. (2016) « The ecology and biogeochemistry of stream biofilms », Nature Reviews Microbiology, 14(4), 251-263. Le titre parle de lui-même. Encore une fois, de superbes illustrations
Pour en savoir plus sur l’histoire et le contexte de notre (nos) projet(s) en montagne :
(4) Schmeller, D.S., Blooi, M., Martel, A., Garner, T.W.J., Fisher, M.C., Azemar, F., Clare, F.C., Leclerc, C., Jäger, L., Guevara-Nieto, M., Loyau, A., Pasmans, F. (2014) « Microscopic Aquatic Predators Strongly Affect Infection Dynamics of a Globally Emerged Pathogen », Current Biology, 24(2), 176-180. Il établit un lien entre la composition des espèces du « plancton » des lacs pyrénéens et la dynamique de l’infection par le Bd. Car dans certains lacs, il y a des prédateurs compétents du Bd, et dans d’autres, il n’y en a pas. Fondamentalement, ici, nous voulons voir si c’est la même chose avec les communautés de biofilms.
(5) Schmeller, D.S., Loyau, A., Bao, K., Brack, W., Chatzinotas, A., De Vleeschouwer, F., Friesen, J., Gandois, L., Hansson, S.V., Haver, M., Le Roux, G., Shen, J., Teisserenc, R, Vredenburg, V.T. (2018) « People, pollution and pathogens – Global change impacts in mountain freshwater ecosystems », Science of The Total Environment, 622-623, 756-763. Pour avoir une idée plus précise du contexte de notre projet
(6) Bernardo-Cravo, A.P., Schmeller, D.S., Chatzinotas, A., Vredenburg, V.T., Loyau, A. (2020) « Environmental Factors and Host Microbiomes Shape Host-Pathogen Dynamics », Trends in Parasitology. Introduction au concept de pyramide des maladies avec, entre autres, le système d’amphibiens-Bd comme exemple
Sur la santé des écosystèmes :
(7) Rapport, D.J., Costanza, R., McMichael, A.J. (1998) « Assessing ecosystem health », Trends in Ecology & Evolution, 13(10), 397-402. La base
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