Contexte
Les effets du réchauffement climatique sont aujourd’hui visibles et mesurables dans les rivières françaises, dont les températures augmentent de manière continue. Cette élévation, amplifiée par les pressions humaines (centrales, barrages, prélèvements, déboisements…), bouleverse les équilibres écologiques : réduction des habitats aquatiques viables, stress thermique pour les poissons, perte de biodiversité, altération de la qualité de l’eau. Elle affecte également des usages cruciaux, tels que la production d’électricité ou l’accès à des ressources en eau de qualité. Dans ce contexte, il est essentiel de comprendre où, quand et dans quelles conditions ces changements vont s’intensifier, et comment y faire face. C’est à cette problématique que s’attaque le projet ThermieFrance (PEPR OneWater – Eau Bien Commun – 2025-2029), mobilisant un large consortium interdisciplinaire (hydrologie, écologie, climatologie, sciences sociales) et dont l’ambition est de mieux comprendre les régimes thermiques des rivières et leur évolution future, afin d’orienter les stratégies d’adaptation écologique et territoriale.
Sujet de thèse : Changement global et dynamiques de distribution des poissons d’eau douce
Le changement climatique modifie les écosystèmes fluviaux et leur biodiversité en altérant (1) les températures de l’eau, (2) la disponibilité en eau et (3) la saisonnalité et la variabilité des régimes d’écoulement via des modifications des précipitations. Cela peut entraîner des modifications progressives de la structure et de la composition des peuplements, par extirpation locale de certaines espèces et/ou déplacements de leur aire de répartition. Par exemple, des déplacements des distributions des poissons d’eau douce, en accord avec leurs niches thermiques, ont déjà été observés à l’échelle nationale en France (Grenouillet & Comte 2014 – https://doi.org/10.1111/gcb.12570).
Ce projet de thèse s’appuiera sur les modèles hydroclimatiques, développés ou en cours de développement à l’échelle nationale, régionale (bassins versants) et locale par l’INRAE, Météo-France et le BRGM, pour analyser l’effet du changement climatique (variations actuelles et futures de la température saisonnière de l’eau et de la disponibilité en eau le long du profil longitudinal des cours d’eau) sur la distribution des espèces de poissons aux échelles nationale, régionale et locale en France.
La thèse s’articulera autour de deux approches complémentaires :
La première consistera à utiliser des modèles avancés de distribution d’espèces (SDM) pour quantifier la relation entre les poissons et leur environnement afin de prédire leur répartition géographique, et évaluer l’influence potentielle du changement climatique sur ces distributions à l’aide de différents scénarios climatiques. Contrairement aux SDM classiques qui s’appuient souvent sur des proxies environnementaux comme la température de l’air pour estimer la température de l’eau, limitant ainsi la précision des prédictions, les modèles hydroclimatiques développés au sein du projet ThermieFrance fourniront des descripteurs directs de la température de l’eau, de la disponibilité en eau et de la saisonnalité des débits, plus fidèles aux préférences écologiques des espèces. De plus, alors que les SDM traditionnels supposent que seules les conditions environnementales déterminent la distribution des espèces, il est largement reconnu que la distribution des poissons est aussi conditionnée par des limitations à la dispersion, qu’elles soient intrinsèques (capacités de déplacement des espèces) ou extrinsèques (barrages, seuils). Il s’agira donc de développer des « connectivity-explicit SDM » qui intègrent ces limitations de dispersion et offrent des prédictions plus réalistes de l’évolution des aires de répartition sous différents scénarios climatiques (Felin et al. 2025 – https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2024.178204). In fine, l’objectif sera ainsi de déduire de l’ensemble des distributions projetées des espèces la répartition spatiale de la diversité des communautés sous l’influence de ces scénarios.
La seconde approche visera à quantifier les délais de réponse (« lags ») des espèces face aux changements environnementaux pour estimer la vitesse à laquelle une espèce pourra suivre l’évolution de ses habitats dans un paysage dynamique. Les SDM statistiques classiques ne fournissent que la distribution initiale et la distribution finale sans indiquer le temps nécessaire pour atteindre ce nouvel équilibre. Deux processus dynamiques sont concernés : le taux de colonisation des habitats devenant favorables et le taux d’extinction dans les habitats devenus défavorables. Ainsi, des habitats favorables peuvent rester inoccupés faute de colonisation immédiate (crédit de colonisation) et des habitats désormais défavorables peuvent encore abriter des populations en voie d’extinction (dette d’extinction). Pour traiter cette problématique, les taux locaux de colonisation et d’extinction seront modélisés explicitement en fonction de variables climatiques (Talluto et al. 2017 – https://doi.org/10.1038/s41559-017-0182). Dans un cadre spatialement explicite, l’occupation d’une espèce sera simulée à chaque pas de temps en fonction des conditions climatiques projetées, aboutissant à une distribution dynamique. Pour calibrer ces modèles, des données empiriques issues de séries temporelles de présence-absence à plusieurs localités seront utilisées. Les barrières naturelles et artificielles (barrages, seuils…), pour lesquelles une base géoréférencée est disponible (Januchowski-Hartley et al. 2019 – https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2018.11.040), seront également intégrées. Cette seconde phase se focalisera initialement sur le bassin de la Loire, où les modèles thermiques (T-NET) et hydrologiques (EROS) permettent de reconstituer la température journalière des cours d’eau et les débits passés (Seyedhashemi et al. 2023 – https://doi.org/10.5194/essd-15-2827-2023).
Données biologiques disponibles
La thèse exploitera les séries temporelles issues de la base de données « Aspe », qui regroupe les relevés de pêches électriques réalisées sur les rivières de France métropolitaine entre 2007 et 2023. Cette base, administrée par l’Office Français de la Biodiversité (OFB), fournit pour chaque relevé la date d’échantillonnage, l’identité des taxons de poissons, le nombre d’individus capturés ainsi que les caractéristiques environnementales locales. Un total de 1 583 sites, chacun échantillonné sur au moins sept années, est disponible. Ces relevés proviennent du réseau de surveillance mis en place pour répondre à la Directive-cadre sur l’eau, du réseau hydrobiologique historique et du réseau de référence pérenne, constitué depuis 2013 de sites présentant des perturbations minimales. Les deux premiers réseaux assurent une couverture représentative des divers contextes naturels et anthropiques des cours d’eau français, tandis que le réseau de référence permet de suivre les tendances temporelles dans des milieux peu impactés.
Intégration au sein du projet ThermieFrance
La thèse profitera du large consortium académique et opérationnel (INRAE, CNRS, BRGM, Météo-France, EDF, Mine Paris PSL, etc.) réuni pour le projet ThermieFrance, permettant un accès privilégié aux bases de données du projet, à des temps d’échange entre doctorants, des formations et workshops interdisciplinaires ainsi que des webinaires de restitution des résultats du projet à destination des parties prenantes de la gestion des milieux aquatiques. Une des forces de cette proposition de thèse réside également dans son intégration avec les autres volets du projet, facilitant les collaborations entre doctorants et postdoctorants impliqués dans la production des données de simulation des scénarios climatiques ou encore l’analyse comparée des mesures d’adaptations.
Co-direction de la thèse : Gaël GRENOUILLET (Université de Toulouse, CRBE, gael.grenouillet@univ-tlse3.fr) et Aliénor JELIAZKOV (INRAE, HYCAR, alienor.jeliazkov@inrae.fr).
Co-encadrement : Thierry OBERDORFF (IRD, CRBE, thierry.oberdorff@ird.fr), Bernard HUGUENY (IRD, CRBE, bernard.hugueny@ird.fr) et Jérôme BELLIARD (INRAE, HYCAR, jerome.belliard@inrae.fr).
Profil recherché
• Formation : Master en écologie, biostatistiques, modélisation.
• Compétences :
– Connaissances solides en écologie et intérêt marqué pour l’écologie aquatique et la modélisation.
– Expérience dans le traitement de données et l’utilisation d’outils statistiques (e.g., R, Python).
– Bonnes capacités de communication (écrit et oral) en français et en anglais.
• Qualités : curiosité scientifique, capacité à travailler en collaboration avec des chercheurs de diverses disciplines.
Conditions du contrat
• Lieu de travail : Université de Toulouse, CRBE (Centre de Recherche sur la Biodiversité et l’Environnement), Toulouse et missions à INRAE HYCAR, Antony.
• Durée du contrat : 36 mois.
• École doctorale : SEVAB, Toulouse.
Modalités de candidature
Envoyer votre candidature à gael.grenouillet@univ-tlse3.fr et alienor.jeliazkov@inrae.fr.
Les candidatures doivent inclure les documents suivants :
1. CV
2. Lettre de motivation précisant les intérêts de recherche, les compétences et l’expérience en lien avec le projet de thèse.
3. Coordonnées de 1 ou 2 personnes référentes.
4. Diplôme de Master et dernier relevé de notes.
Date limite de dépôt des candidatures : 1er septembre 2025.
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