Étude mécaniste et écophysiologique des transferts du carbone 14 aux poissons
Laboratoire d'accueil : Laboratoire d'écotoxicologie des radionucléides (LECO)
Date de début de thèse : octobre 2017
Le carbone 14 (14C) constitue avec le tritium (3H) l'un des radionucléides les plus rejetés dans les cours d'eau par les centrales nucléaires de production d'électricité en fonctionnement normal. Ces deux radionucléides contribuent majoritairement à la dose annuelle reçue par la population locale essentiellement par ingestion de poissons marqués. C'est pourquoi il est aujourd'hui nécessaire de s'assurer de la robustesse des modèles d'exposition des écosystèmes et des populations humaines vis-à-vis de la présence du 14C dans les cours d'eau.
Les modèles opérationnels actuels de transfert du 14C en milieu aquatique restent très simplifiés puisqu'ils ne prennent pas en considération l'influence potentielle des variations de spéciation et de biodisponibilité du 14C, ainsi que les transformations biochimiques intervenant au fil de la chaîne trophique. De plus de nombreux processus clés du métabolisme (ingestion, assimilation, croissance…) peuvent modifier le devenir du carbone en fonction des facteurs environnementaux forçants tels que la température ou la disponibilité de la nourriture. L'objectif de cette thèse est d'étudier le flux et la composition isotopique du carbone au sein des poissons et de produire des prédictions physiologiquement et écologiquement plus robustes à travers l'application de la théorie du Budget Energétique Dynamique (DEB).
Ce projet se décompose en plusieurs volets. Dans un premier temps, le modèle DIB (Budget des Isotopes Dynamique), extension du modèle DEB développée en écologie fondamentale dans le cadre de l'analyse des isotopes stables (13C et 15N), sera adapté au cas du 14C. Ce modèle fera l'objet d'une analyse de sensibilité (MORRIS, SOBOL') afin de déterminer quels sont les paramètres qui ont une influence forte sur la teneur en 14C du carbone chez les poissons. Dans un deuxième temps, le modèle sera utilisé pour prédire les valeurs d'activité du 14C chez certaines espèces de poissons des cours d'eau français présentes dans la collection « AddMyPet » des modèles DEB déjà paramétrés (environ 1000 espèces). Les résultats seront comparés aux mesures des suivis radioécologiques, bancarisées dans la base de données SYLVESTRE de l'IRSN. Enfin une approche expérimentale sur une espèce robuste, l'Epinoche (Gasterosteus aculeatus) ou la Carpe commune (Cyprinus carpio), déjà paramétrées dans la collection AddMyPet, sera mise en oeuvre afin de quantifier l'efficacité de transfert du 14C entre les poissons et les différents compartiments du réseau trophique aquatique (phytoplancton, zooplancton, sédiment, matière détritique) sous différents scénarios d'expositions (température, abondance de la nourriture…) et de mieux estimer les paramètres du modèle.