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Thèse en écotoxicologie terrestre : Devenir de contaminants émergents dans les agrosystèmes (H/F)

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : lundi 17 mai 2021

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Informations générales

Référence : UMR5245-CAMLAR-001
Lieu de travail : CASTANET TOLOSAN
Date de publication : vendredi 26 mars 2021
Nom du responsable scientifique : Camille Larue
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2021
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Le but du projet est de s'intéresser au devenir de contaminants émergents dans les agrosystèmes (ou écosystèmes agricoles) c'est-à-dire à leur mobilité, leur évolution physico-chimique et leur toxicité sur différents maillons trophiques (bactéries, producteurs primaires ie plantes d'intérêt agronomique et macroorganismes ie vers de terre et/ou escargots) ainsi que sur les impacts associés sur les services écosystémiques.
Les agrosystèmes sont d'une importance capitale pour les sociétés humaines en tant que pourvoyeurs de nourriture, ils s'intègrent également dans le principe d'économie circulaire. En effet, nos déchets (eaux usées, déchets verts) sont valorisés sous forme de matières fertilisantes (boues de station d'épuration, compost) pour l'agriculture. Si cette filière a été régulée au niveau législatif depuis de nombreuses années, notamment pour les éléments traces métalliques et quelques composés organiques, cette législation ne prend pas en compte l'évolution de nos habitudes de consommation et l'accumulation avérée de contaminants dits « émergents » dans ces matières fertilisantes (1–3). Les sols agricoles se retrouvent donc comme réceptacles finaux de ces contaminants. Par conséquent, il existe des risques pour le maintien des services écosystémiques fournis par les agrosystèmes mais également des risques de transfert des contaminants dans la chaine alimentaire jusqu'à l'homme.
Ici, nous nous intéresserons en particulier à deux contaminants émergents. Le premier, les nanoparticules de dioxyde de titane (TiO2), a fait beaucoup parlé de lui dernièrement notamment sous la forme de E171 dans l'alimentation. Ces nanoparticules se retrouvent également dans les produits cosmétiques (notamment crèmes solaires et dentifrices) ou les matériaux de construction. De nombreuses études ont mis en évidence leur accumulation dans les boues de station d'épuration (1) mais leurs effets écotoxicologiques sont encore mal compris avec des études démontrant des effets toxiques et d'autres, à l'inverse, des effets « positifs » (4,5). Le deuxième contaminant d'intérêt est le plastique sous forme nano et micrométrique. Si la société est maintenant bien consciente de cette pollution dans les océans, il est moins connu que 80% de cette pollution est d'origine terrestre (6). Les agrosystèmes sont encore une fois particulièrement vulnérables via l'épandage de boues de STEP et compost, mais également du fait de l'utilisation de films plastiques en maraichage (7). Très peu d'études s'intéressent aujourd'hui aux effets des nano et microplastiques dans les agrosystèmes (8,9) et ce domaine de recherche n'en est qu'à ses débuts.
Le projet présenté ici s'appuie sur des recherches menées au laboratoire sur ces thématiques depuis plusieurs années (1,10–18) et qui ont permis d'avancer considérablement le niveau de nos connaissances et souligner les lacunes restantes. Le projet est largement pluridisciplinaire et fera appel à des connaissances acquises (i) en physico-chimie et spectroscopie pour caractériser les matériaux utilisés pour les expositions mais également pour suivre leur devenir dans les matrices environnementales et biologiques, (ii) en biologie des organismes pour évaluer les effets toxiques, et (iii) en modélisation pour déterminer les facteurs primordiaux influençant le transfert et la toxicité de ces matériaux.
Plusieurs axes de recherche peuvent être envisagés (en discussion avec les intérêts et compétences du/de la candidat-e), entre autres : transfert trophique avec quantification dans chaque maillon (ICP-AES/MS) et évaluation de modifications physico-chimiques des contaminants (µXANES sur rayonnement synchrotron ou µFTIR/Raman selon le contaminant), évaluation de la toxicité des contaminants suivant différents scénarios de contamination (type d'organisme, type de sol, différentes propriétés physico-chimiques des contaminants --> analyse en screening par ATR-FTIR), rôle des parois cellulaires (utilisation de plante modèle et mutants + outils de biologie moléculaire), modélisation (construction d'une base de données s'appuyant sur la littérature concernant le transfert sol – plantes – consommateurs pour déterminer les facteurs de risque ; collaboration EMPA, Suisse).

Profil et Compétences recherchés
- Master 2 (ou équivalent) en sciences environnementales avec connaissances en écotoxicologie et écologie
- Intérêt pour les développements expérimentaux et analytiques
- Compétences en statistiques (logiciel R)
- Goût pour le travail interdisciplinaire (impliquant de bonnes compétences de communication)
- Goût pour le challenge (ce projet en recèle de nombreux :-))
- Bonnes capacités relationnelles (enthousiasme pour la recherche), capable de travail de façon indépendante aussi bien qu'en équipe, prise d'initiatives
- Bonne maitrise de l'anglais (des séjours de recherche à l'étranger sont envisagés (Suisse) et d'autres sont envisageables, possibilités de bourses de mobilité au travers de l'Université de Toulouse et du réseau européen PLANTMETALS : https://plantmetals.eu/plantmetals-home.html)

Pour candidater, merci d'envoyer :
• Un curriculum vitae
• Une lettre de motivation
• Une copie des relevés de notes de Master 1, Master 2 et/ou Ecole d'ingénieurs
• Une description des travaux antérieurs (max. 3 pages)
• Lettres de recommandations éventuelles

Candidature jusqu'au 15/05/21

Bibliographie :
1. Pradas del Real, A.-E. et al. Searching for relevant criteria to distinguish natural vs . anthropogenic TiO 2 nanoparticles in soils. Environ. Sci. Nano (2018). doi:10.1039/x0xx00000x
2. Sun, T. Y., Bornhöft, N. A., Hungerbühler, K. & Nowack, B. Dynamic probabilistic modeling of environmental emissions of engineered nanomaterials. Environ. Sci. Technol. 50, 4701–4711 (2016).
3. Okoffo, E. D. et al. Release of plastics to australian land from biosolids end-use. Environ. Sci. Technol. 54, 15132–15141 (2020).
4. Ze, Y., Liu, C., Wang, L., Hong, M. & Hong, F. The regulation of TiO2 nanoparticles on the expression of light-harvesting complex II and photosynthesis of chloroplasts of arabidopsis thaliana. Biol. Trace Elem. Res. 143, 1131–1141 (2011).
5. Ghosh, M., Bandyopadhyay, M. & Mukherjee, A. Genotoxicity of titanium dioxide (TiO2) nanoparticles at two trophic levels: Plant and human lymphocytes. Chemosphere 81, 1253–1262 (2010).
6. Alimi, O. S., Farner Budarz, J., Hernandez, L. M. & Tufenkji, N. Microplastics and nanoplastics in aquatic environments: aggregation, deposition, and enhanced contaminant transport. Environ. Sci. 52, 1704–1724 (2018).
7. Huang, Y., Liu, Q., Jia, W., Yan, C. & Wang, J. Agricultural plastic mulching as a source of microplastics in the terrestrial environment. Environ. Pollut. 260, 114096 (2020).
8. Qi, Y. et al. Effects of plastic mulch film residues on wheat rhizosphere and soil properties. J. Hazard. Mater. 387, 121711 (2020).
9. Larue, C., Sarret, G., Castillo-Michel, H. A. & Pradas del Real, A.-E. A critical review on the impacts of nanoplastics and microplastics on aquatic and terrestrial photosynthetic organisms. Small 202005834 (2021). doi:10.1002/smll.202005834.
10. Larue, C. et al. Accumulation, translocation and impact of TiO2 nanoparticles in wheat (Triticum aestivum spp.): influence of diameter and crystal phase. Sci. Total Environ. 431, 197–208 (2012).
11. Larue, C. et al. Comparative uptake and impact of TiO2nanoparticles in wheat and rapeseed. J. Toxicol. Environ. Heal. - Part A Curr. Issues 75, 722–734 (2012).
12. Larue, C. et al. Fate of pristine TiO2 nanoparticles and aged paint-containing TiO2 nanoparticles in lettuce crop after foliar exposure. J. Hazard. Mater. 273, 17–26 (2014).
13. Larue, C. et al. Innovative combination of spectroscopic techniques to reveal nanoparticle fate in a crop plant. Spectrochim. Acta - Part B At. Spectrosc. 119, 17–24 (2016).
14. Vijayaraj, V. et al. Transfer and ecotoxicity of titanium dioxide nanoparticles in the terrestrial and aquatic ecosystems : a microcosm study. Environ. Sci. Technol. 52, 12757–12764 (2018).
15. Larue, C. et al. Influence of soil type on TiO2 nanoparticle fate in an agro-ecosystem. Sci. Total Environ. 630, 609–617 (2018).
16. Bakshi, M. et al. Assessing the impacts of sewage sludge amendment containing nano-TiO2 on tomato plants: A life cycle study. J. Hazard. Mater. 369, 191–198 (2019).
17. Liné, C., Larue, C. & Flahaut, E. Carbon nanotubes : impacts and behaviour in the terrestrial ecosystem - A review. Carbon N. Y. 123, 767–785 (2017).
18. Liné, C., Manent, F., Wolinski, A., Flahaut, E. & Larue, C. Comparative study of response of four crop species exposed to carbon nanotube contamination in soil. Chemosphere 274, 129854 (2021).

Contexte de travail

Ce projet de thèse s'intègre dans le cadre d'un projet financé par l'ANR (Agence Nationale de la Recherche) intitulé « Approche intégrative du devenir des nanomatériaux dans les agrosystèmes » (INPAGE). Il associe des partenaires français publiques (INSERM, CEA) et privé (Tronox France) et européen (EMPA, Suisse). L'étudiant-e évoluera dans une équipe pluridisciplinaire travaillant sur les impacts des contaminants (éléments traces métalliques, nanomatériaux carbonés, pesticides,…) dans les différents compartiments de l'environnement. Il pourra également prendre part au projet structurant du laboratoire promouvant les sciences citoyennes concernant notamment le devenir des bioplastiques dans les sols (PlastiZen).

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