Contexte et problématique. L’évaluation des effets biologiques des contaminants repose sur deux approches profondément différentes. Les études expérimentales permettent de contrôler la durée, la fréquence et l’intensité (dose) de l’exposition, parallèlement à de nombreux facteurs de confusion, mais reposent généralement sur des expositions relativement courtes, des doses parfois élevées et un nombre limité d’espèces modèles. Les études observationnelles conduites en populations naturelles évaluent au contraire les effets d’expositions chroniques à de faibles doses, dans des environnements complexes où coexistent de multiples contaminants et contraintes écologiques, mais avec un contrôle beaucoup plus limité de l’exposition et des facteurs de confusion [1].
Cette différence entre systèmes constitue une difficulté centrale en écotoxicologie, puisque les résultats des études expérimentales sont régulièrement utilisés pour prédire les effets des contaminants chez la faune sauvage, malgré les limites évidentes d’une telle extrapolation. Il apparaît alors pertinent de se demander dans quelle mesure l’amplitude des effets observés en laboratoire représente celle des effets associés aux expositions in natura ? Cette question s’illustre particulièrement bien au travers de l’exemple des métaux traces toxiques. Alors que des travaux expérimentaux abondants documentent les effets du cadmium, du plomb ou du mercure sur la reproduction et la survie des rongeurs [2,3], les données concernant leurs conséquences démographiques en populations naturelles sont lacunaires [4–6].
Objectifs. Le stage de master 2 aura pour objectif de comparer ces deux systèmes de production de l’évidence, en estimant notamment si, pour un métal et un type de conséquence donnés, les tailles d’effet rapportées diffèrent systématiquement entre études expérimentales et études conduites en conditions naturelles. Le projet s’articulera autour de 3 axes :
1) La constitution d’une base systématique des estimations quantitatives disponibles chez les mammifères pour trois contaminants prioritaires compte tenu de leur toxicité avérée même à faible dose, à savoir le cadmium (Cd), le plomb (Pb) et le mercure/méthylmercure (Hg), en distinguant les études expérimentales des études en conditions naturelles.
2) La comparaison des tailles d’effet entre ces deux systèmes pour des critères directement reliés à la fitness : fertilité / fécondité (viabilité embryonnaire, fœtale ou néonatale) ; taille de portée ; survie postnatale, au sevrage ou juvénile ; et, lorsque les données le permettent, survie adulte.
3) La détermination des caractéristiques qui modifient l’écart entre résultats expérimentaux en laboratoire et observationnels en milieu naturel : métal, composante de fitness étudiée, taxon, niveau et durée d’exposition et, dans les études en conditions naturelles, possibilité d’attribuer l’association à un métal particulier plutôt qu’à une contamination multiple.
Méthodologie. Le travail prendra la forme d’une revue systématique avec méta-analyse et méta-régression. Une stratégie de recherche bibliographique reproductible sera appliquée aux principales bases biomédicales et écologiques. Les estimations de tailles d’effet – ici les mesures quantitatives de l’association entre l’exposition au métal et la réponse biologique considérée – seront organisées par famille d’outcomes (i.e. trait d’histoire de vie ou paramètre démographique). Des modèles méta-analytiques multiniveaux seront réalisés, où la variable d’intérêt principale sera le système d’étude, expérimental versus naturel. Les modèles intégreront ensuite le métal, la famille d’outcome et les principales caractéristiques taxonomiques et méthodologiques.
Modalités et profil recherché. Le stage se déroulera au Laboratoire de Biométrie et Biologie Evolutive (UMR 5558 CNRS-Université Lyon 1), où l’étudiant.e travaillera sous la supervision de membres de deux départements : Pauline Vuarin – département Ecologie Evolutive, et Jean-Christophe Lega – département Statistiques et Modélisation pour les Sciences de la Santé. Nous recherchons un.e étudiant.e avec une solide formation en biostatistiques, écologie évolutive ou écotoxicologie, et un intérêt marqué pour l’analyse de données et la modélisation. La personne recrutée devra être organisée et rigoureuse, et avoir des compétences avérées en statistiques.
Pour postuler, merci d’envoyer votre CV et une lettre de motivation, accompagnée de votre relevé de notes de master, aux adresses suivantes : pauline.vuarin@univ-lyon1.fr et jean-christophe.lega@chu-lyon.fr.
Références.
[1] Rattner, BA, Bean, TG, Beasley, VR, Berny, P, Eisenreich, KM, Elliott, JE, Eng, ML, Fuchsman, PC, King, MD, Mateo, R, Meyer, CB, O’Brien, JM and Salice, CJ. 2024 Wildlife ecological risk assessment in the 21st century: Promising technologies to assess toxicological effects. Integr Environ Assess Manag, 20: 725-748.
[1] Araujo-Padilla X, Briseño-Bugarín J, López-Luna A, Flores de la Torre JA. 2022 Effects of cadmium exposure on lactating mice and rats: a systematic review of breastfeeding experiments. Appl Sci. 2022;12:11412.
[2] Whelton BD, Bhattacharyya MH, Carnes BA, Moretti ES, Peterson DP. 1988 Female reproduction and pup survival and growth for mice fed a cadmium-containing purified diet through six consecutive rounds of gestation and lactation. J Toxicol Environ Health. 1988;24:321-343.
[3] Shore RF, Douben PET. 1994 The ecotoxicological significance of cadmium intake and residues in terrestrial small mammals. Ecotoxicol Environ Saf. 1994;29:101-112.
[4] Levengood JM, Heske EJ. 2008 Heavy metal exposure, reproductive activity, and demographic patterns in white-footed mice (Peromyscus leucopus) inhabiting a contaminated floodplain wetland. Sci Total Environ. 2008;389:320-328.
[5] Hydeskov HB, Arnemo JM, Mills CL, Gentle LK, Uzal A. 2024 A global systematic review of lead (Pb) exposure and its health effects in wild mammals. J Wildl Dis. 2024;60:285-297.
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