Impact de l’urbanisation sur la variabilité omique du rat brun (Rattus norvegicus)

L’environnement affecte de manière significative les traits phénotypiques de toutes les espèces, c’est-
à-dire leur cycle de vie, leur morphologie, leur comportement, leur physiologie et leur reproduction, mais
l’architecture génomique sous-jacente à ces changements reste mal comprise. Les effets du milieu
urbain en particulier sur les processus génétiques évolutifs neutres et adaptatifs sont encore méconnus.
Cependant, l’environnement urbain peut imposer de nouvelles pressions sélectives, qui pourraient être
à l’origine de différences génotypiques et phénotypiques entre les populations urbaines et rurales. À ce
jour, seul un petit nombre d’études s’est intéressé à l’ensemble du génome pour rechercher les
empreintes d’une sélection divergente entre les populations urbaines et non urbaines. En outre, ces
études se sont concentrées sur une seule zone urbaine, alors qu’une réplication sur plusieurs zones
urbaines est nécessaire pour que l’inférence génétique soit plus pertinente pour comprendre l’adaptation
urbaine.
Dans ce projet, nous nous concentrerons sur le rat brun (Rattus norvegicus), une espèce synanthrope
commune, distribuée dans le monde entier et vivant aux côtés de l’humain depuis plusieurs siècles.
Pour étudier les conséquences de l’urbanisation, nous comparerons la variation génomique de
populations naturelles habitant des quartiers qui diffèrent en termes de densité de population humaine,
d’habitat (bâtiments anciens ou nouveaux) et de proportion d’espaces verts par rapport aux zones
artificialisées, en répliquant les analyses dans deux villes : Strasbourg et Paris. Dans la première, nous
étudierons les populations de rats dans des quartiers densément peuplés et en périphérie, dans une
zone rurale (La Wantzenau). À Paris, nous comparerons Paris Centre avec le canal de l’Ourcq (près de
Sevran, une zone plus rurale). En utilisant les données de séquençage du génome entier de ~100
individus (environ ~25 par site d’échantillonnage), nous effectuerons des analyses génomiques de la
sélection et de la diversité, en comparant les résultats avec une population rurale chinoise, représentant
la variation génétique ancestrale de l’espèce. Les régions génomiques candidates identifiées comme
étant partagées entre Strasbourg et Paris (c’est-à-dire différenciant les zones urbaines des zones
rurales dans les deux endroits) seront soumises à des analyses d’ontologie et d’enrichissement génique,
afin de déterminer si des voies génomiques spécifiques sont impliquées dans l’adaptation urbaine.
Enfin, nous étudierons le métabolome et l’exposome des rats habitant les quatre sites d’échantillonnage
comme mesure supplémentaire des conséquences de l’urbanisation. L’ensemble des données omiques
collectées (génétiques, métabolites et xénométabolites) fournira de nouvelles informations sur
l’évolution de l’adaptation du rat brun à l’environnement urbain. Nos résultats seront interprétés à la
lumière des caractéristiques écologiques des quartiers et des aspects socioculturels caractérisant les
communautés humaines locales habitant les quatre sites, dans l’espoir de mettre en lumière les
interactions complexes (et souvent cachées) entre l’humain et le rat.
Enjeux :
Les objectifs de cette thèse sont :
– d’évaluer le statut génétique des populations actuelles de rats sauvages et l’effet des facteurs socio-
écologiques sur la distribution de ces populations
– de déchiffrer les liens génétiques entre ces populations et leur évolution génétique par rapport aux
populations ancestrales
– d’évaluer l’effet de l’exposome (polluants à large échelle) sur le métabolome du rat. Dans ce contexte,
les rats pourront servir de bioindicateurs environnementaux, fournissant des informations sur la pollution
de l’environnement et les risques pour l’homme. Le doctorant aura également accès aux données sur
les agents zoonotiques déjà identifiés chez ces rats. Connaissant l’effet amplificateur de la pollution sur
les maladies zoonotiques, les résultats permettront également d’identifier les zones à forte prévalence
de risques zoonotiques.
Parallèlement à la valorisation scientifique des résultats, ceux-ci serviront d’outil aux décideurs pour
identifier les mesures de gestion environnementale appropriées telles que la gestion des espaces verts,
la collecte des déchets, la réduction ciblée des polluants…
Compétences attendues :
M2 en bio-informatique ou biologie des populations, connaissances en génétique des populations,
compétences de base en programmation (R, python, bash) et cluster informatique, traitement des
données environnementales (SIG par exemple).
Moyens à disposition :
Les données de séquençage du génome entier (WGS) de 23 rats sont déjà disponibles (Centre de
Paris). Le séquençage des trois sites restants (deux à Strasbourg et le canal de l’Ourcq) est en cours
(les données seront prêtes avant le début de la thèse). Un espace de stockage pour les données WGS
et l’accès à des clusters informatiques seront fournis.
Des séquençages complémentaires seront possibles sur des échantillons de tissus déjà collectés à
Strasbourg, et qui seront collectés à Paris dans les prochains mois. Le doctorant réalisera les analyses
métabolomiques sur ces échantillons. Les plateformes de génomique et de métabolomique sont
accessibles à Paris et à Strasbourg, respectivement, avec l’aide technique associée. Le projet s’inscrit
dans le cadre de l’infrastructure de recherche socio-écologique à long terme « Zone Atelier
Environnementale Urbaine », labellisée par le CNRS.
Calendrier :
Automne-hiver 2025 : participation à la capture de rats à Paris si celle-ci n’est pas terminée (NB : les
captures sont réalisées par un collègue chercheur de l’Office Français de la Biodiversité. Le doctorant
pourra l’accompagner ponctuellement pour connaître la méthodologie et les sites étudiés, mais il
n’effectuera pas lui-même les captures) ; caractérisation des habitats (données environnementales,
analyses cartographiques, facteurs socio-démographiques).
2026-2027 : analyses métagénomiques et métabolomiques, traitement des données, formations,
valorisation des résultats, participation à des conférences
2028 : valorisation des résultats, rédaction des publications et de la thèse
Mots clés
Urbanisation, données omiques, bioinformatique, génétique des populations, rat brun.
Direction de la thèse
Caroline Habold (DR CNRS, DEPE-IPHC, UMR 7178, 23 rue du Lœss 67000 Strasbourg)
Contact : caroline.habold@iphc.cnrs.fr
Claire Villette (IR, DEPE-IPHC, UMR 7178, 23 rue du Lœss 67000 Strasbourg)
Contact : claire.villette@ibmp-cnrs.unistra.fr
Stefano Mona (Directeur d’Etudes EPHE-PSL)
– Institut de Systématique, Evolution, Biodiversité (ISYEB, UMR7205), Muséum national d’Histoire
naturelle, CNRS, Sorbonne Université, EPHE, Université des Antilles, Paris, France
– EPHE, PSL Research University, Paris, France
Contact : stefano.mona@mnhn.fr