Thèse Rôle des Signaux Chimiques dans les Interactions Trophiques Entre Dytiques et Moustiques dans les Milieux d'Eau Douce H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris-Saclay GS Biosphera - Biologie, Société, Ecologie & Environnement, Ressources, Agriculture & Alimentation École doctorale : Agriculture, Alimentation, Biologie, Environnement et Santé Laboratoire de recherche : Institut d'Ecologie et des Sciences de l'Environnement de Paris Direction de la thèse : Nicolas MONTAGNÉ ORCID 0000000188103853 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-07T23:59:59 Ce projet de thèse vise à comprendre les mécanismes chimiques et sensoriels qui structurent les interactions trophiques entre les dytiques, prédateurs aquatiques, et les larves de moustiques, vecteurs majeurs de maladies humaines. En combinant le séquençage du contenu stomacal de plusieurs espèces de dytiques et l'analyse de la diversité de proies dans les mares, le projet établira les préférences trophiques réelles des prédateurs dans divers micro-habitats. Les larves de moustiques seront étudiées pour caractériser les signaux chimiques qu'elles émettent, à l'aide de techniques d'extraction variées suivies d'analyses physico-chimiques. Le comportement d'un nombre limité d'espèces de dytiques choisis comme modèles sera analysé face à ces signaux, permettant d'établir un lien direct entre signatures chimiques et prédation. Enfin, les récepteurs olfactifs impliqués dans la détection des larves seront caractérisés via l'étude de leur spectre de réponse après expression en système hétérologue. Les résultats attendus fourniront des connaissances fondamentales inédites et ouvriront des perspectives appliquées pour la lutte anti-vectorielle, en inspirant de nouveaux outils de gestion basés sur les communications chimiques naturelles. Les moustiques sont parmi les principaux vecteurs d'agents pathogènes responsables de maladies majeures telles que la dengue, le paludisme, la fièvre du Nil occidental ou le chikungunya. Dans un contexte de changement climatique, d'expansion géographique des espèces invasives (comme le moustique tigre) et d'émergence de résistances aux insecticides, le développement d'approches alternatives et écologiquement durables pour réduire les populations de moustiques représente un enjeu économique et sociétal majeur (Giunti et al 2023). Les habitats larvaires, souvent limités en taille et riches en interactions trophiques, constituent des points d'entrée privilégiés pour la mise en place de stratégies de biocontrôle. L'utilisation de copépodes prédateurs introduits s'est par exemple avérée efficace pour l'élimination de larves dans des environnements anthropisés, mais à ce jour elle a été testée principalement en Amérique et en Asie et présente certaines limitations (Baldacchino et al 2015). L'idée à l'origine de ce projet de thèse est de porter une attention plus particulière aux régulateurs naturels des larves de moustiques présents en Europe.

Parmi ces régulateurs figurent les dytiques (Coleoptera: Dytiscidae), prédateurs aquatiques réputés généralistes dont certaines espèces peuvent exercer une pression importante sur les populations larvaires. Des expériences en laboratoire ont déjà montré que les dytiques pouvaient présenter une préférence pour les moustiques, voire pour certaines espèces de moustiques (Lundkvist et al 2003, Culler & Lamp 2009, Vanslembrouck et al 2024). Néanmoins, la sélectivité en milieu naturel n'a - à notre connaissance - jamais été étudiée. De plus, les mécanismes précis guidant leurs choix de proies restent méconnus. En particulier, la dimension chimiosensorielle de ces interactions trophiques a fait l'objet de très peu de travaux, bien que la communication chimique soit essentielle dans les milieux aquatiques (Silberbush et al 2010). De plus, la compréhension des signaux chimiques émis par les larves de moustiques, du comportement des dytiques face à ces signaux, et des bases sensorielles sous-jacentes (récepteurs olfactifs) pourrait ouvrir la voie au développement de nouveaux leviers de contrôle ciblé, fondés sur les régulations naturelles. Ce sujet de thèse propose une approche intégrative croisant analyse des interactions trophiques, écologie chimique et neuroéthologie, avec comme principaux objectifs :
1. de déterminer la sélectivité de proies de différentes espèces de dytiques adultes, en comparant les proies ingérées avec celles présentes dans le milieu ;
2. d'identifier la diversité de signaux chimiques émis par les proies, notamment les larves de moustiques ;
3. de comprendre comment les dytiques utilisent ces signaux pour la localisation des proies ;
4. d'identifier des récepteurs olfactifs détectant les signaux émis par les proies, afin de relier la fonction des récepteurs et leur évolution chez les coléoptères aquatiques.
Volet 1 : Détermination de la sélectivité de proies des dytiques
Le régime alimentaire d'une dizaine espèces de dytiques parmi les plus communes dans les mares françaises sera analysé par séquençage haut débit du contenu stomacal (metabarcoding), permettant d'identifier les proies ingérées. Les animaux seront collectés dans des sites présentant des micro-habitats et des peuplements variés. En parallèle, l'éventail de proies disponibles dans le milieu sera caractérisé en utilisant le séquençage de l'ADN environnemental (qui donne une information qualitative relativement exhaustive), complété par des méthodes d'échantillonage semi-quantitatives. La comparaison entre contenu stomacal et diversité de proies dans le milieu permettra de mesurer des indices de sélectivité trophique et d'identifier les espèces de moustiques préférentiellement prédatées. Les méthodes de metabarcoding appliquées aux invertébrés d'eau douce sont bien établies (Elbrecht & Leese 2017), et des séquences barcode de référence sont actuellement disponibles pour plus de 1800 espèces d'eau douce françaises (Gauvin et al 2025). Des premiers essais de séquençage et d'analyse bioinformatique seront effectués en amont du démarrage de la thèse.
Volet 2 : Identification des signaux chimiques émis par les larves de moustiques
Les larves de plusieurs espèces de moustiques (et d'autres proies pertinentes) seront collectées et placées au laboratoire en conditions standardisées, puis leurs milieux d'élevage seront soumis à une combinaison de techniques d'extraction complémentaires : Stir-bar sorptive extraction, solid-phase extraction et liquid-liquid extraction. Ce couplage permettra de capturer un spectre large de composés hydrophiles et hydrophobes. Les extraits seront analysés par chromatographie en phase gazeuse ou liquide, couplée à la spectrométrie de masse (GC-MS et LC-MS) pour identifier les signaux dissous susceptibles d'être perçus par les dytiques. Des mises au point techniques ont été réalisées et des résultats préliminaires sont déjà disponibles au sein du laboratoire d'accueil.

Volet 3 : Étude comportementale des dytiques adultes
Afin de relier les composés identifiés dans le volet 2 aux réponses comportementales, des individus adultes de 2 ou 3 espèces de dytiques choisies pour leur disponibilité en milieu naturel et leur sélectivité envers les moustiques, seront soumis à des bioessais en arènes aquatiques. Différents paramètres comportementaux pourront être testés, en s'appuyant sur un suivi vidéo avec un tracking automatisé (par exemple le choix entre larves de moustiques ou d'autres insectes, le choix entre différents signaux chimiques, la quantification des temps d'approche et d'immobilité, de la distance parcourue, ...). Si un trop grand nombre de molécules est identifié lors du volet 2, des enregistrements d'électroantennogrammes réalisés en amont permettront d'identifier les molécules effectivement détectées par les antennes, avant de les tester sur le comportement. La méthode d'enregistrement est utilisée en routine au laboratoire et a déjà été utilisée avec succès sur les dytiques.

Volet 4 : Caractérisation fonctionnelle de récepteurs olfactifs (OR) chez un dytique modèle
Les OR exprimés dans les organes sensoriels de Rhantus suturalis , espèce de dytique commune en Europe et connue pour prédater les larves de moustiques, ont précédemment été identifiés par RNA-seq (Montagné et al 2021) et 15 de ces OR, choisis pour représenter la diversité de ces récepteurs, ont été exprimés dans des neurones olfactifs de drosophile (système empty neuron), pour permettre une analyse de leurs profils de réponse à des stimuli olfactifs. Chaque lignée de drosophile exprimant un des 15 OR sera exposée à des flux d'air odorisés par les composés identifiés durant les volets 2 et 3, et la réponse électrophysiologie des neurones sera mesurée. Cela permettra d'identifier les OR impliqués dans la détection des proies. L'utilisation de cette méthode d'expression est justifiée par son efficacité et son usage éprouvé dans l'étude des bases moléculaires de l'olfaction, notamment au sein du laboratoire d'accueil (de Fouchier et al 2017).

Nous recherchons une personne motivée par la recherche avec un intérêt particulier pour l'écologie des milieux d'eau douce, la biologie des insectes et/ou les mécanismes qui sous-tendent les interactions entre les organismes. Aucun prérequis sur les techniques qui seront utilisées n'est exigé, mais de solides connaissances de base en écologie chimique, biologie moléculaire et biologie sensorielle sont attendues. Une expérience précédente en analyses métagénomiques sera un plus. De bonnes aptitudes à la communication orale (notamment en anglais) seront aussi demandées. Les candidats devront être actuellement en M2 ou déjà titulaires d'un master de biologie, et avoir déjà eu au moins une expérience de stage en laboratoire. Les personnes intéressées doivent contacter les encadrants (****@****.** et ****@****.**) avant le 7 mai 2026 et fournir un CV, une lettre de motivation, un relevé de notes (M1 et M2) ainsi que les contacts d'une ou deux personnes référentes. Les auditions devant le conseil de l'école doctorale auront lieu entre le 3 et le 5 juin 2026 à Paris.