Thèse Analyse des Viromes de l'Eau à Large Échelle dans une Perspective One Health du Suivi de la Santé des Écosystèmes à la Surveillance de Maladies Émergentes Virh20me. H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Claude Bernard Lyon 1 École doctorale : E2M2 - Evolution Ecosystèmes Microbiologie Modélisation Laboratoire de recherche : CIRI - CENTRE INTERNATIONAL DE RECHERCHE EN INFECTIOLOGIE Direction de la thèse : Laurence JOSSET ORCID 0000000271581186 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-06-09T23:59:59 Les avancées récentes en métagénomique et en séquençage haut débit ont profondément renouvelé notre compréhension de la diversité virale et du rôle des virus dans les écosystèmes. Si les océans ont bénéficié de vastes programmes internationaux, les écosystèmes aquatiques continentaux incluant rivières, lacs, nappes souterraines, glaciers ou eaux usées demeurent largement sous-explorés. Pourtant, ces milieux constituent des collecteurs naturels de microorganismes, de virus et d'ADN environnemental provenant des activités humaines, animales et environnementales qu'ils drainent.Depuis la pandémie de COVID-19, les eaux usées se sont imposées comme un outil majeur de surveillance épidémiologique, les milieux aquatiques représentant des concentrateurs écologiques et des réservoirs de diversité virale. Toutefois, malgré leur importance écologique et sanitaire, peu d'études ont exploré de manière systématique la diversité et la dynamique spatio-temporelle des viromes des écosystèmes aquatiques continentaux en lien avec les pressions anthropiques et les changements globaux, tels que l'urbanisation, les changements d'occupation des sols ou le changement climatique. Compte tenu du rôle central des virus dans la régulation des microbiomes et des équilibres écologiques, le virome aquatique pourrait constituer un indicateur intégré de santé globale à l'échelle des territoires.

Cette thèse repose sur l'hypothèse que le virome des écosystèmes aquatiques continentaux reflète à la fois les dynamiques écologiques, les activités humaines et la circulation des microorganismes pathogènes ou non pathogènes. L'objectif est de caractériser, à l'échelle mondiale, la diversité et la dynamique des virus présents dans les milieux aquatiques naturels et anthropisés à partir d'une méta-analyse de données publiques de métagénomique et de métatranscriptomique shotgun.

Le projet s'appuiera sur la plateforme Virome@tlas, développée dans le cadre du programme ShapeMed@Lyon, permettant l'intégration massive de données viromiques environnementales et de métadonnées géographiques. Les travaux viseront à : (i) caractériser la diversité taxonomique et fonctionnelle des virus eucaryotes et des bactériophages dans différents écosystèmes aquatiques ; (ii) étudier les interactions entre virus et hôtes potentiels humains, animaux, végétaux et microbiens ; et (iii) analyser l'influence des facteurs biogéographiques, environnementaux et anthropiques sur la structuration des viromes aquatiques.

Ce projet vise à mieux comprendre la virosphère des écosystèmes aquatiques continentaux et son rôle dans les dynamiques écologiques et sanitaires globales. Il ambitionne également d'établir le virome aquatique comme un indicateur sentinelle de la santé des socio-écosystèmes et un nouvel outil de surveillance intégrée des émergences biologiques dans une approche « One Health ».
L'essor des technologies de séquençage haut débit et des approches de métagénomique a profondément transformé notre compréhension du monde viral et ouvert l'accès à une immense diversité de virus jusque-là inconnus [1]. Ces approches ont permis d'explorer la fraction virale des microbiotes humains et animaux, d'améliorer la surveillance épidémiologique des variants pathogènes, mais également de découvrir de nombreux nouveaux virus associés à la santé humaine, animale et environnementale. Ils ont notamment révélé le rôle central des virus dans le fonctionnement des écosystèmes marins et terrestres, notamment dans la régulation des réseaux trophiques microbiens et des grands cycles biogéochimiques [2]. Des programmes internationaux tels que Tara Oceans ont ainsi profondément renouvelé notre vision de la biosphère virale océanique [3]. En comparaison, les écosystèmes aquatiques continentaux, naturels ou anthropisés, restent encore très peu étudiés sous l'angle de leur diversité virale [4].

Depuis la pandémie de COVID-19, la métagénomique des eaux usées connaît un essor considérable comme outil de surveillance épidémiologique des agents infectieux circulants [5]. Ces approches permettent non seulement de détecter les pathogènes humains, mais également de caractériser le virome, défini comme l'ensemble des virus présents dans un environnement donné. Des travaux récents montrent notamment que le virome des eaux usées présente des signatures spécifiques associées aux grandes agglomérations humaines [6].

Plus largement, les milieux aquatiques (e.g., rivières, lacs, eaux souterraines, estuaires) représentent des collecteurs naturels des matières biologiques issues d'écosystèmes qu'ils drainent, et donc des sociétés humaines et animales présentes. Les rivières et leurs bassins versants collectent ainsi en permanence des microorganismes, des virus et de l'ADN environnemental provenant de multiples sources, offrant ainsi un potentiel d'archive des interactions biologiques des écosystèmes [7,8].

Malgré cette importance écologique et sanitaire, peu d'études se sont attachées à caractériser de manière systématique la virosphère des écosystèmes aquatiques continentaux et sa dynamique spatio-temporelle en lien avec les pressions anthropiques et les changements globaux, comme le changement d'occupation des sols, l'urbanisation ou le changement climatique. Pourtant, compte tenu du rôle central des virus dans la régulation des microbiomes et des équilibres écologiques, le virome aquatique pourrait constituer un indicateur intégré de santé globale à l'échelle des territoires [9].

Des travaux récents suggèrent en effet que le virome, et en particulier les bactériophages, représente un indicateur sensible et précoce des phénomènes de dysbiose associés aux maladies humaines et animales, mais également de l'instabilité des écosystèmes [10]. Cependant, le virome des eaux usées et plus généralement des milieux aquatiques continentaux n'ont encore jamais été étudié de manière intégrée en relation avec des indicateurs globaux de santé humaine, animale et environnementale dans une approche « One Health ».

Cette limite est notamment liée à la difficulté d'annoter et de contextualiser les immenses volumes de données métagénomiques disponibles dans les archives internationales. Le développement récent de la plateforme numérique Virome@tlas, lauréat de l'appel à projet structurant ShapeMed@Lyon, reposant sur l'intégration massive de données viromiques environnementales et de métadonnées géographiques, ouvre désormais la possibilité d'explorer ces questions à très grande échelle.

Dans ce projet de thèse, nous faisons l'hypothèse que le virome des écosystèmes aquatiques continentaux peut être utilisé comme un indicateur intégré de santé globale, reflétant à la fois les dynamiques écologiques, les activités humaines et la circulation des microorganismes pathogènes ou non pathogènes.
L'objectif général de cette thèse est de caractériser, à l'échelle planétaire, la diversité et la dynamique des virus présents dans les environnements aquatiques terrestres naturels et anthropisés (rivières, lacs, nappes souterraines, glaciers, eaux usées, etc.) à partir d'une méta-analyse des données publiques de métagénomique et de métatranscriptomique shotgun.

Cette thèse vise plus spécifiquement à :
1/ Caractériser la diversité taxonomique et fonctionnelle des virus eucaryotes et des bactériophages présents dans les différents écosystèmes aquatiques continentaux (rivières, lacs, glaciers/permafrost, eaux souterraines, eaux usées);
2/ Etudier les interactions entre les virus détectés et leurs hôtes potentiels humains, animaux, végétaux et microbiens, et leur variabilité spatio-temporelle ;
3/ Quantifier l'influence des facteurs biogéographiques, environnementaux et anthropiques sur la structuration des viromes aquatiques.

Les compétences recherchées pour ce projet de thèse sont :
- des compétences en bioinformatique, en métagénomique virale et en analyse statistique des données
- une appétence pour la manipulation de larges jeux de données omiques et géographiques
- de bonnes aptitudes à la communication en anglais
- autonomie, capacité organisationnelle, travail en équipe interdisciplinaire