Le CARRTEL consiste en un collectif de recherche en limnologie qui a pour ambition d’avoir une approche holistique de l’écosystème lacustre. L’UMR (basée à Thonon les Bains et au Bourget du Lac) a développé des recherches en écologie fonctionnelle des milieux lacustres à des échelles spatiales et temporelles variées et a ainsi conforté sa reconnaissance nationale et internationale en limnologie. L'objectif général des recherches est d'apporter des connaissances sur la biodiversité, les processus et interactions orchestrant le fonctionnement lacustre, et la dynamique passée, actuelle et future des lacs, en intégrant l’étude du lac lui-même mais aussi des zones connexes aux lacs et des bassins versants. Les travaux de recherche centrés sur le lac visent, d’une part, à la caractérisation de la biodiversité lacustre, des assemblages biologiques et de leur organisation structurelle et fonctionnelle qui sous-tend les processus clés impliqués dans les fonctions et services écosystémiques, et, d’autre part, à la compréhension des impacts des perturbations affectant les lacs (polluants historiques ou émergents, niveau de ressources en nutriments, changements des conditions physiques en lien avec le réchauffement global, actions de gestion par l’homme et autres impacts anthropiques locaux). En mobilisant diverses disciplines et approches (expérimentation, observation, rétro-observation, modélisation, sciences participatives), les travaux ainsi menés contribuent à la compréhension des effets des changements anthropiques locaux et globaux sur les fonctions écologiques assurées par les lacs et leur biodiversité.
Pour ce projet, l’UMR CARRTEL est associé au Laboratoire de Mathématiques (LAMA), une unité mixte de recherche CNRS / Université Savoie Mont Blanc, situé sur le campus scientifique du Bourget-du-Lac en Savoie. Il est organisé autour de trois équipes de recherche : EDPs2 (Equations aux Dérivées Partielles : Etudes Déterministes et Probabilistes), Géométrie, et LIMD (Logique, Informatique et Mathématiques Discrète). Cette diversité de thèmes de recherche dans un seul laboratoire est l'expression de l'unité des mathématiques dans ses trois composantes : mathématiques pures, mathématiques appliquées et informatique mathématique. Le dénominateur commun est d'une part, la qualité de la recherche fondamentale, et, d'autre part, le souci des applications. Il s'agit en effet des applications dans d'autres sciences (géophysique, physique, biologie, mécanique et informatique) ou dans d'autres domaines des mathématiques (géométrie appliquée en théorie du contrôle…) ou encore dans le domaine de la pédagogie.
Ref Emploi : CARRTELVERTYCA
Affectation : CARRTEL (composante d’affectation : UFR SceM) - Thonon les Bains
I. Description du projet et activités de recherche associées
Les efflorescences algales et/ou cyanobactériennes récurrentes constituent des perturbations environnementales susceptibles de modifier, voire de menacer les écosystèmes lacustres entiers jusqu’à la santé humaine (Amorim & Moura 2021, Dorioz et al. 2023). Ces proliférations rapides et massives de certains taxons du phytoplancton peuvent nuire à l’environnement, la santé humaine, et aux différents usages écosystémiques (typiquement l’approvisionnement en eau potable, les activités récréatives ou encore la pêche professionnelle). Si leur dynamique et les facteurs contribuant à leur occurrence sont bien connus, leur détection, point clé de la prévention des risques, reste difficile dans certains cas. En outre leurs effets sur l’environnement, leur écosystème et par conséquent les futures proliférations, sont encore mal connus.
En effet, si certains genres phytoplanctoniques prolifèrent en surface et sont donc facilement détectables avec les outils satellitaires (Rahaghi et al. 2024), d’autres taxons, parfois toxiques, se développent en profondeur. La cyanobactérie filamenteuse toxique Planktothrix rubescens est un exemple probant dans les grands lacs européens (Jacquet et al. 2005, Knapp et al. 2021). Par ailleurs, les perturbations environnementales récentes induites par le changement climatique et l’activité humaine confèrent aux cyanobactéries une meilleure compétitivité (Anneville et al. 2015, Paerl & Huisman 2008). Ainsi, l’efflorescence devient possible même dans des conditions environnementales supposées défavorables (milieu régulé à faible teneur en phosphore), comme en témoigne l’occurrence de certains blooms ces dernières décennies dans plusieurs milieux oligotrophes ou en cours de réoligotrophisation (Jacquet et al. 2014, Reinl et al. 2021, Suarez et al. 2023).
Afin de limiter les impacts sur les services écosystémiques et protéger la santé publique face à ces efflorescences, les scientifiques et les gestionnaires de lacs doivent enrichir leurs connaissances jusqu'à présent essentiellement basées sur la surveillance et divers types de prélèvements et analyses. Ce projet propose une nouvelle approche basée sur la modélisation mathématique offrant une nouvelle capacité de compréhension et de prévision à la fois qualitative et quantitative. Il a été imaginé et construit autour du laboratoire CARRTEL et de l’équipe Équations aux Dérivées Partielles du LAboratoire de MAthématiques (LAMA). L’objectif est de mieux comprendre l’apparition de ces phénomènes d’efflorescences phytoplanctoniques dans des conditions environnementales changeantes, pour pouvoir les détecter plus rapidement et efficacement, voire de les anticiper et les prévenir. En outre, il nous semble important de comprendre l’impact de telles perturbations sur les écosystèmes afin de proposer des outils d’aide à la prévention de ces risques naturels.
Ce projet interdisciplinaire entre écologie lacustre et modélisation mathématique, s’insère pleinement dans l’un des axes scientifiques prioritaires de l’université Savoie Mont-Blanc : les interactions homme-environnement. Il s’appuiera d’une part sur (i) l’expertise des milieux lacustres du CARRTEL (en particulier de chercheurs spécialistes de l’écologie des microalgues et cyanobactéries, et des suivis lacustres) et d’autre part sur (ii) les compétences de simulation numérique et de modélisation mathématique du LAMA (en particulier de chercheurs spécialistes en dynamique des populations et hydrodynamique).
In fine, l’objectif est de construire et d’implémenter numériquement un modèle mécaniste unidimensionnel vertical (1DV), basée sur des équations aux dérivées partielles et permettant de représenter/trouver la niche écologique d’espèces représentatives des trois principales stratégies (C, S ou R) avec des valeurs seuil en nutriments ou facteurs abiotiques. Le modèle se concentrera sur les mécanismes clefs et devra tenir compte des compétitions directes ou indirectes entre espèces pour les nutriments, la lumière, la température, de l’influence du zooplancton ou plus généralement des niveaux trophiques supérieurs ainsi que d’autres paramètres comme le parasitisme et l’allélopathie. Il pourra s’appuyer sur des modèles préexistants [Awada et al. 2020, Heggerud et al. 2024] et s’inspirer de modèles type chemostat pour comprendre les assemblages et les boucles de rétroactions entre les paramètres [Rapaport et al., 2011]. Il permettra notamment de tester différents scénarios (gradient de température, intensité lumineuse de surface, mouvement vertical des masses d’eau, composition des communautés phytoplanctoniques) et extraire des valeurs seuil, par exemple de N et P, qui vont favoriser ou pas un type de bloom.
II. Missions et activités du poste
Les missions du projet sont multiples : (i) être en mesure de reproduire via la modélisation la distribution verticale du phytoplancton ; (ii) obtenir une meilleure connaissance des facteurs environnementaux et des processus écologiques responsables des proliférations de cyanobactéries ; (iii) proposer aux gestionnaires un nouvel outil d’aide à la décision. Les hypothèses sous-jacentes à ces objectifs sont également multiples mais peuvent être résumées comme suit : (i) la dynamique et la structuration verticale du phytoplancton sont fortement liées aux hétérogénéités environnementales et aux interactions entre espèces (allélopathie, prédation, parasitisme) et niveaux trophiques ; (ii) les conditions environnementales évoluent en fonction des conditions climatiques et de l’activité humaine.
La personne recrutée aura pour activités de :
· développer un modèle mathématique simple intégrant les mécanismes importants, pour décrire la position du pic phytoplanctonique en fonction de divers paramètres d’entrée ;
· implémenter ce modèle numériquement à l’aide d’outils informatiques (Python) afin de l’intégrer et d’améliorer des modèles numériques complexes existants (AED ou BLOOM) ;
· décrire le comportement d’espèces d’intérêt (cryptophycées, Uroglena, Mougeotia, Planktothrix) appartenant aux trois principales stratégies planctoniques : C (autotrophe-lumière et phosphore disponibles), S (mixotrophe-lumière forte mais phosphore limitant) et R (auto-hétérotrophe- lumière déclinant et Phosphore un peu plus disponible)
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I. Conditions d’exercice
La personne recrutée sera préférentiellement basée à Thonon-les-Bains au sein de l’UMR CARRTEL.
Elle sera amenée à se déplacer régulièrement à l’USMB pour discuter et travailler avec les collègues du LAMA. La fréquence de ses visites sera déterminée en fonction des besoins mais elle sera a minima d’une fois par mois. Un bureau et un ordinateur seront fournis à la personne recrutée. Elle aura aussi accès à distance aux machines de calculs du LAMA.
Il est tout à fait envisageable que la personne soit plutôt basée à l’USMB au Bourget du lac -
II. Compétences attendues
Modélisation mathématique appliquée à l’écologie et l’environnement
Connaissance des modèles déterministes basées sur des équations aux dérivées partielles souhaitée
Expérience post- thèse, idéalement en dynamique des populations
Connaissances « planctoniques » souhaitées
Des connaissances en mécanique des fluides seraient un plus
Maitrise de Python ou d’un langage de calcul scientifique ou statistique (Julia, Matlab, R, ...)
Connaissances en Fortran (ou C)
Maîtrise des outils de versionnage et de partage de codes (git)
Être familier avec les enjeux de reproductibilité et de science ouverte (ex: principes FAIR)
Être familier avec l’utilisation de Linux
III. Conditions de recrutement
Le recrutement est ouvert aux personnes titulaires d’un doctorat délivré par une université française, ou d’un diplôme reconnu équivalent par l’université, notamment un doctorat ou PhD délivré par une université étrangère.
Contrat de niveau A à durée déterminée du 05/01/2026 au 04/07/2027 à temps plein. Les 2 premiers mois du contrat seront considérés comme période d’essai.
Rémunération brute mensuelle pour le temps plein proposé à partir de 2 638,61 euros
IV. Comment candidater
Transmettre les documents suivants dans un fichier pdf unique nommé CARRTELVERTYCA_NOM PRENOM :
Curriculum Vitae
Lettre de motivation
Copie(s) du ou des diplômes
Rapport de soutenance de thèse