Thèse l'Arbre Urbain Architecte de Fraicheur Construction de Niche Refuges Thermiques et Structuration de la Biodiversité en Ville Archifrais H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Claude Bernard Lyon 1 École doctorale : E2M2 - Evolution Ecosystèmes Microbiologie Modélisation Laboratoire de recherche : LEHNA - LABORATOIRE D'ÉCOLOGIE DES HYDROSYSTÈMES NATURELS ET ANTHROPISÉS Direction de la thèse : Florence PIOLA ORCID 0000000277757584 Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-09-30T23:59:59 Le projet de thèse ARCHIFRAIS a pour objectif de mieux comprendre le rôle des arbres en ville pour la création de microclimats frais, et comment ces microclimats agissent comme des refuges thermiques pour la biodiversité en ville. En effet, les microclimats créés par l'ombre, l'évapotranspiration et la modification de l'humidité pourraient atténuer les effets d'îlots de chaleur urbains et favoriser la présence et l'activité des espèces les plus sensibles à la chaleur, et ainsi améliorer le fonctionnement des écosystèmes urbains. Ce projet repose sur les concepts de construction de niche et de facilitation, selon lesquels les arbres modifient leur environnement de manière bénéfique pour d'autres organismes et reçoivent en retour des services écologiques tels que la pollinisation, la facilitation de la dispersion des graines, ou le contrôle des ravageurs.
La thèse ARCHIFRAIS s'intègre dans le projet Interpose du PEPR Solubiod. Elle permettra de mieux comprendre les interactions entre microclimat, biodiversité et services écosystémiques, en lien avec le développement de Solutions fondées sur la Nature.
L'axe 1 (fonctionnement des arbres et création de microclimats) étudie la capacité des arbres à maintenir leur rôle de rafraîchissement lors des épisodes de sécheresse et de canicule. Il porte sur la transpiration des arbres, leur statut hydrique, leur croissance et leur récupération après un stress climatique. Des mesures physiologiques (croissance, potentiel hydrique, ...) seront réalisées en continu sur plusieurs sites urbains.
L'axe 2 (effets des microclimats sur la végétation herbacée) porte sur l'influence des conditions créées par les arbres (ombre, température, humidité) sur les communautés de plantes herbacées. L'objectif est de distinguer les effets du microclimat de ceux liés à la disponibilité des ressources afin de comprendre comment les arbres modifient la richesse spécifique, la composition des communautés, et les traits de croissance et de reproduction des plantes. Des comparaisons seront réalisées entre trois types de milieux (sous les arbres, herbe haute et herbe tondue). Les relevés de végétation seront associés à des mesures continues de température et d'humidité du sol.
L'axe 3 (réponse de la faune aux refuges microclimatiques) questionne si les microclimats frais permettent de maintenir l'activité de différents groupes animaux pendant les fortes chaleurs. Quatre groupes seront étudiés : la faune du sol (en particulier collemboles), les fourmis, les pollinisateurs et les oiseaux. Les méthodes incluent des suivis de l'activité biologique des sols, des appâts pour les fourmis, des observations vidéo des pollinisateurs sur des fleurs standardisées et des enregistrements acoustiques permettant de cartographier l'utilisation de l'espace par les oiseaux.

Le projet de thèse ARCHIFRAIS repose donc sur une approche intégrée qui devrait permettre de lier le fonctionnement des arbres, la création de microclimats, la structuration de la biodiversité végétale et animale et les rétroactions écologiques entre ces compartiments. Il permettra alors de mieux comprendre comment les arbres peuvent renforcer la résilience des villes face au changement climatique tout en favorisant la biodiversité urbaine.
L'urbanisation croissante représente un défi majeur pour la conservation de la biodiversité et le bien-être humain, notamment en raison de l'intensification de l'effet d'îlot de chaleur urbain (ICU). Les organismes végétaux, en particulier les arbres, jouent un rôle crucial dans la modération de ces effets en modifiant l'environnement physique et biologique, abaissant les températures et augmentant l'humidité (Wright et Francia 2024). Ces modifications relèvent de la construction de niche, processus évolutif par lequel les organismes, au travers de leurs activités ou de leur choix, modifient leur propre environnement et celui d'autres organismes, modifiant ainsi les pressions de sélection et la dynamique des écosystèmes (Olding-Smee et al. 2003). En milieu urbain, les arbres, par leur architecture, leur croissance et leurs activités, modifient significativement les conditions locales, notamment thermiques et hydriques, créant ainsi des microclimats plus frais (English et Wright 2021). Ces conditions climatiques s'expriment sur de petites échelles spatiales, permettant l'atténuation de l'ICU en milieu urbain par la fourniture d'ombre, l'évapotranspiration et la circulation de l'air (Schwaab et al. 2021). Les microclimats frais ainsi créés offrent des refuges thermiques, réduisant le stress pour de nombreuses espèces végétales et animales, favorisant l'établissement, la persistance et la diversité d'espèces plus sensibles à la chaleur, et permettant la coexistence d'espèces ayant des exigences thermiques différentes (Smith et al. 2025). Ces relations interspécifiques s'inscrivent dans le concept de facilitation qui se définit comme une interaction positive entre espèces (Bruno et al. 2003), menant à la structuration des communautés et à la promotion de la diversité végétale (Rodriguez 2006 ; Angelini et al. 2015). La facilitation apparaît comme un facteur déterminant dans la structuration des écosystèmes, en particulier dans des conditions de stress (Schlaepfer et al. 2011 ; De Bello et al. 2021 ; Badano et al. 2016). La biodiversité végétale et animale structurée par ces microclimats peut à son tour influencer la santé et la croissance de la végétation constructrice de niche, via la pollinisation, la dispersion des graines ou le contrôle des ravageurs, créant ainsi des boucles de rétroaction fonctionnelles et évolutives.
Ces néo-écosystèmes (Hobbs et al., 2006), au-delà des services écosytémiques rendus peuvent promouvoir la biodiversité et donc intégrer les politiques publiques liées aux Solutions fondées sur la Nature (Bruley et al., 2025). Si les deux aspects de cette Nature en ville sont assez bien étudiés, l'interaction entre services rendus, augmentation de la biodiversité et microclimat reste assez mal connu, ainsi que la caractérisation fonctionnelle de ces milieux.
Cette thèse, en proposant l'intégration de la construction de niche par les végétaux en milieu urbain pour la création de microclimats frais, la structuration de la biodiversité animale et végétale et les rétroactions possibles entre ces compartiments biologiques, offre une perspective novatrice pour aborder les défis écologiques et climatiques des villes.

Nous recrutons un.e étudiant.e possédant des compétences en biologie des organismes, en écologie et en sciences de la biodiversité.