Bioinformatique appliquée à la caractérisation des communautés fungiques du sol dans les écosystèmes forestiers

Offre de stage de Master 2 recherche en Bioinformatique et écologie des sols forestiers
Encadrants : Marco COSME (Pr.), Hélène HOREN (MCU) & Boris BRASSEUR (MCU)
Lieu de stage / Equipe d’acceuil : UMR7058_EDYSAN, 1 rue des Louvels , 80 000 Amiens
https://www.u-picardie.fr/edysan/
Durée et dates : env. 6 mois de stage à réaliser entre le 06/01/2026 et le 31/08/2026
Titre du projet de stage : Bioinformatique appliquée à la caractérisation des communautés fungiques du sol dans les écosystèmes forestiers le long de gradients d’âge de reboisement et d’invasion exotique

Description succincte du projet :
Les récents progrès du séquençage à haut débit ont révolutionné l’écologie des sols, générant de vastes ensembles de données qui nécessitent des approches bioinformatiques robustes pour une analyse pertinente. La bioinformatique est ainsi devenue un outil essentiel pour tester des hypothèses écologiques, permettant aux chercheurs de relier les schémas de structure des communautés microbiennes du sol aux processus écosystémiques et de révéler des dynamiques qui resteraient autrement invisibles. Une question centrale en écologie forestière est de savoir comment les gradients d’âge de reboisement influencent les fonctions et services de l’écosystème souterrain, y compris leur résilience ou, dans certains cas, leur facilitation des invasions par des espèces végétales exotiques. Comprendre ces dynamiques est particulièrement crucial dans les sols où les communautés microbiennes peuvent réguler la transformation et le stockage de carbone, jouant ainsi un rôle potentiellement déterminant dans l’atténuation du changement climatique. Cependant, il manque encore des cadres bioinformatiques capables de relier, à l’échelle locale en Hauts-de-France, la composition et les réseaux d’interactions des communautés microbiennes aux processus écologiques qui sous-tendent la succession forestière et l’invasion biologique.

Les sols forestiers constituent un réservoir de carbone considérable, dont l’importance dépend de variables globales telles que les conditions macroclimatiques, mais aussi de facteurs plus locaux comme la composition du peuplement ou l’âge de la forêt. Les flux de carbone qui alimentent ces réservoirs proviennent, à des degrés divers, de la litière aérienne et souterraine (racines, exsudats), ainsi que de la nécromasse plus ou moins assimilée par les communautés microbiennes des sols. Les forêts anciennes, ayant atteint un état de climax écologique, offrent souvent un stockage stable du carbone ainsi que de multiples autres services écosystémiques. Cependant, nous manquons encore d’une compréhension quantitative de la façon dont leurs processus microbiens diffèrent ou ressemblent à ceux des écosystèmes récemment reboisés, ce qui rend difficile l’évaluation du potentiel des nouveaux reboisements à compenser les fonctions écologiques et les réservoirs de carbone perdus avec le déclin des forêts anciennes. De plus, dans un monde de plus en plus globalisé, l’introduction croissante d’espèces exotiques amène souvent de nouveaux acteurs invasifs qui modifient la succession écologique des écosystèmes locaux, entraînant potentiellement une perte de biodiversité et perturbant la progression naturelle vers des services écosystémiques plus stables.
Le stage de Master 2 proposé ici utilisera un ensemble d’outils bioinformatiques pour analyser une base de données nouvellement générée de séquences d’ADN issues d’amplicons ciblant les champignons des sols forestiers. Ce travail permettra à l’étudiant d’acquérir de nouvelles compétences en bioinformatique tout en contribuant à l’étude des communautés fungiques et des réseaux impliqués dans la dynamique des stocks de matière organique dans les sols forestiers, à travers deux études de terrain majeures. La première examine la dynamique temporelle des communautés du sol le long d’une chronoséquence de reboisement allant de 15 à 10 000 ans, tandis que la seconde se concentre sur la structure spatiale à fine échelle des communautés fungiques du sol dans un peuplement forestier hétérogène soumis à une invasion biologique rapide par un arbuste exotique ligneux. Les analyses bioinformatiques couvriront les principales étapes du traitement de ces communautés, depuis le contrôle qualité et la détection des variantes de séquences (par exemple avec DADA2) jusqu’à l’assignation taxonomique à l’aide de bases de données de référence telles que UNITE et SILVA. Les inférences fonctionnelles seront obtenues avec des outils comme FUNGuild, FunFun, FAPROTAX et PICRUSt2, reliant les taxons à leurs rôles écologiques et à leur potentiel métabolique. En parallèle, des approches de réseau telles que SpiecEasi ou CoNet seront utilisées pour explorer les interactions fungiques, les dynamiques de coexistence et identifier les taxons Keystone potentiels, tandis que des méthodes statistiques comme LEfSe aideront à mettre en évidence les changements de communautés associés aux gradients de reboisement et d’invasion. Ensemble, ces approches fourniront une vision intégrée de la composition, des fonctions et des interactions des communautés fungiques des sols forestiers en lien avec des conditions écologiques clés telles que la composition du peuplement, l’invasion exotique et la couverture du couvert forestier, ainsi qu’avec des propriétés édaphiques incluant le pH, la matière organique, la disponibilité en nutriments et la texture du sol.
À l’issue du stage, l’étudiant devra livrer une analyse bioinformatique complète intégrant profils taxonomiques, inférences fonctionnelles et structures de réseaux fungiques à travers des contextes forestiers contrastés. Les résultats devraient apporter de nouvelles connaissances sur la manière dont les communautés fungiques du sol varient le long des chronoséquences de reboisement et dans des forêts envahies par des plantes exotiques, et sur la façon dont ces changements sont liés aux propriétés du sol et aux fonctions écosystémiques. Au-delà de la contribution à notre compréhension de l’écologie microbienne des sols forestiers, cette étude permettra également d’évaluer le potentiel des dernières évolutions en bioinformatique comme cadre puissant pour tester des hypothèses écologiques et relier la diversité fungique aux processus écosystémiques locaux dans un monde en rapide mutation.

Montant de gratification de stage : 4,35 € par heure, soit env. 650 € par mois (suivant grille ministérielle)

Profils recherchés : Étudiant en Master 2 de bioinformatique, écologie numérique, sciences de l’environnement / Ecologie forestière. L’étudiant.e devra avoir un intérêt particulier pour le traitement de données et l’écologie forestière.
Compétence en programmation sous R indispensable, Python en complément éventuel.

Dossier de candidature :
Envoyez un CV, vos relevés de notes en Licence 3 (ou équivalent) et Master 1 ainsi qu’une lettre de motivation à Boris Brasseur (boris.brasseur(a)u-picardie.fr), Hélène Horen (helene.horen(a)u-picardie.fr) et Marco Cosme (marco.cosme(a)u-picardie.fr). Candidatures à envoyer dès que possible pour examen au fil de l’eau.