Thèse Dissémination des Bactéries Pathogènes Fécales en Milieu Tropical à l'Échelle des Grands Bassins Versants H/F - Université de Toulouse

Établissement : Université de Toulouse
École doctorale : SDU2E - Sciences de l'Univers, de l'Environnement et de l'Espace
Laboratoire de recherche : GET - Geosciences Environnement Toulouse
Direction de la thèse : Laurie BOITHIAS ORCID 0000000334147329
Début de la thèse : 2026-10-01
Date limite de candidature : 2026-06-01T23:59:59

Les diarrhées restent une préoccupation majeure dans les régions tropicales et sont le plus souvent causées par l'ingestion d'un agent infectieux, par exemple une bactérie pathogène fécale. L'occurrence des bactéries fécales et leur devenir dans l'environnement dépendent de facteurs biotiques et abiotiques tels que l'usage des terres, le type de sol, le climat, et l'hydrologie. Dans l'ensemble, peu d'études ont été conduites à ce jour pour évaluer le devenir et le transport des bactéries fécales en milieu tropical. Au Laos, peu d'études ont été menées sur les grandes rivières et la spatialisation à l'échelle du grand bassin versant reste nécessaire pour la généralisation des processus et la prévision du risque sanitaire, par exemple à l'échelle du pays. En Afrique de l'Ouest, les sources de pollution ponctuelles, qui ne sont pas toujours liées aux apports en matières en suspension, se sont révélées avoir un impact important, par exemple en milieu urbain. De plus, l'extrapolation des résultats au-delà des sites étudiés reste un défi, en raison de la grande variabilité des caractéristiques des eaux de surface et de leur environnement.
Cette proposition de thèse vise donc à mieux comprendre le transport et le devenir des bactéries fécales en milieu tropical et pour de grandes échelles spatiales, en utilisant des données collectées in situ et issues des capteurs satellites, combinées à une approche de modélisation. Les trois axes de recherche envisagés sont les suivants :
O1. Analyse de la variabilité spatiale et temporelle d'E. coli, et des relations avec la qualité de l'eau, en particulier la concentration en matières en suspension, et la réflectance de l'eau
O2. Evaluation de l'apport de la télédétection et des mesures in situ de la couleur de l'eau pour la cartographie de l'aléa sanitaire à l'échelle des bassins versants
O3. Modélisation et prédiction haute fréquence des concentrations en E. coli à large échelle spatiale
La méthodologie suggérée pour la mise en oeuvre de cette thèse s'appuiera, d'une part, sur l'analyse statistique des relations entre données de suivi à long terme in situ des SNO M-TROPICS et AMMA-CATCH, et données de télédétection (Sentinel-2 et 3, Landsat-8 et 9), et d'autre part sur la modélisation numérique, par exemple SWAT+ (Bieger et al., 2017), pour décrire le devenir des bactéries fécales à l'échelle des grand bassins versants (Mékong, Niger ou Sénégal). Le modèle permettra de tester des scénarios et d'évaluer le risque sanitaire.
La thèse sera réalisée au laboratoire Géosciences Environnement Toulouse (GET) https://www.get.omp.eu/ avec des missions possibles au Laos et en Afrique de l'Ouest. L'équipe encadrante sera constituée de Laurie Boithias (PHAD CNAP, UT), Manuela Grippa (PHAD CNAP, UT), Olivier Ribolzi (DR, IRD), Alain Pierret (CR, IRD), Joana Roussillon (IR, IRD), en collaboration avec Elodie Robert (CR, CNRS) au LETG. La thèse s'intégrera dans les Services Nationaux d'Observation (SNO) M-TROPICS https://mtropics.obs-mip.fr/ et AMMA-CATCH https://www.amma-catch.org/ et bénéficiera des bases de données météorologiques, hydrologiques et de qualité de l'eau. Au Laos, elle bénéficiera également d'un partenariat en cours de montage avec la Mekong River Commission https://www.mrcmekong.org/. D'autres sources de financement sont envisagées : EC2CO, TOSCA. Une forte collaboration est attendue avec le laboratoire iEES Paris https://iees-paris.fr/, avec le DLAM au Laos, et avec des universités en Afrique de l'Ouest (UAM à Niamey et UASZ à Ziguinchor).
Nous recherchons une candidate ou un candidat motivé.e par la Recherche en Géosciences. Elle/Il doit détenir un diplôme de Master ou Ingénieur dans l'une des disciplines suivantes : sciences de l'environnement, hydrologie, et/ou hydrogéologie, et être à l'aise en programmation (traitement de données, télédétection, modèles hydrologiques). Il/Elle doit être à l'aise en Anglais, aussi bien à l'écrit qu'à l'oral.

Les diarrhées restent une préoccupation majeure dans les régions tropicales (par ex. https://www.healthdata.org/) et sont le plus souvent causées par l'ingestion d'un agent infectieux, par exemple une bactérie pathogène fécale. L'occurrence des bactéries fécales et leur devenir dans l'environnement dépendent de facteurs biotiques et abiotiques tels que l'usage des terres, le type de sol, le climat, et l'hydrologie (Wall et al., 2015). Le changement global, c'est-à-dire à la fois le changement climatique et le changement d'usage des terres, modifie les processus par lesquels les bactéries pathogènes sont transférées d'un compartiment à l'autre (sol, rivière, nappe) et la capacité de la zone critique à stocker et à épurer les pathogènes avant qu'ils ne posent un risque pour les populations qui dépendent de cette ressource en eau (Coffey et al., 2016; IPCC, 2014).
Dans l'ensemble, peu d'études ont été conduites à ce jour pour évaluer le devenir et le transport des bactéries fécales en milieu tropical (Rochelle-Newall et al., 2015). Au Laos, nous avons montré à l'aide de l'indicateur de contamination fécale Escherichia coli (E. coli) un lien entre les usages des terres, l'érosion des sols, la dissémination des bactéries fécales, et l'incidence des diarrhées (Boithias et al., 2021, 2016; Ribolzi et al., 2016; Rochelle-Newall et al., 2016) en période de crue. En période d'étiage, la modélisation numérique a confirmé le rôle de la zone hyporhéique dans l'alimentation du ruisseau en E. coli (Kim et al., 2017). Cependant, peu d'études ont été menées sur les grandes rivières (Causse et al., 2015; Nakhle et al., 2021) et la spatialisation à l'échelle du grand bassin versant reste nécessaire pour la généralisation des processus et la prévision du risque sanitaire, par exemple à l'échelle du pays (Boithias et al., 2022).
Des travaux menés en Afrique de l'Ouest ont mis en évidence le rôle des matières en suspension dans la dynamique temporelle d'E. coli dans différents types d'eaux de surface : des lacs, des réservoirs (Robert et al., 2021), et des fleuves (Boubacar Moussa et al., 2025). Plusieurs études ont montré que les mesures de réflectance effectuées par radiométrie optique in situ et par satellite sont bien adaptées au suivi des matières en suspension dans les eaux de surface (Boubacar Moussa et al., 2022; Papa et al., 2023) et peuvent contribuer à tracer la dynamique des bactéries associées (Mant et al., 2025; Robert et al., 2021). Toutefois, les sources de pollution ponctuelles, qui ne sont pas toujours liées aux apports en matières en suspension, se sont révélées avoir un impact important, par exemple en milieu urbain comme dans le cas du fleuve Niger à Niamey (Boubacar Moussa et al., 2025). De plus, l'extrapolation des résultats au-delà des sites étudiés reste un défi, en raison de la grande variabilité des caractéristiques des eaux de surface et de leur environnement.

Cette proposition de thèse vise donc à mieux comprendre le transport et le devenir des bactéries fécales en milieu tropical et pour de grandes échelles spatiales, en utilisant des données collectées in situ et issues des capteurs satellites, combinées à une approche de modélisation. Les trois axes de recherche envisagés sont les suivants :
O1. Analyse de la variabilité spatiale et temporelle d'E. coli, et des relations avec la qualité de l'eau, en particulier la concentration en matières en suspension, et la réflectance de l'eau
O2. Evaluation de l'apport de la télédétection et des mesures in situ de la couleur de l'eau pour la cartographie de l'aléa sanitaire à l'échelle des bassins versants
O3. Modélisation et prédiction haute fréquence des concentrations en E. coli à large échelle spatiale

La méthodologie suggérée pour la mise en oeuvre de cette thèse s'appuiera, d'une part, sur l'analyse statistique des relations entre données de suivi à long terme in situ des SNO M-TROPICS et AMMA-CATCH, et données de télédétection (Sentinel-2 et 3, Landsat-8 et 9), et d'autre part sur la modélisation numérique, par exemple SWAT+ (Bieger et al., 2017), pour décrire le devenir des bactéries fécales à l'échelle des grand bassins versants (Mékong, Niger ou Sénégal). Le modèle permettra de tester des scénarios et d'évaluer le risque sanitaire.

Nous recherchons une candidate ou un candidat motivé.e par la Recherche en Géosciences. Elle/Il doit détenir un diplôme de Master ou Ingénieur dans l'une des disciplines suivantes : sciences de l'environnement, hydrologie, et/ou hydrogéologie, et être à l'aise en programmation (traitement de données, télédétection, modèles hydrologiques). Il/Elle doit être à l'aise en Anglais, aussi bien à l'écrit qu'à l'oral.