Thèse Effet du Pastoralisme sur l'État Trophique des Lacs d'Altitude quel Rôle du Bassin Versant dans le Transfert de Nutriments H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université de Savoie Mont-Blanc École doctorale : Sciences Ingénierie Environnement Laboratoire de recherche : CARRTEL - Centre Alpin de Recherche sur les réseaux Trophiques et les Ecosystèmes Limniques Direction de la thèse : Florent ARTHAUD Début de la thèse : 2026-10-01 Date limite de candidature : 2026-05-31T23:59:59 Les activités pastorales structurent les paysages de montagne depuis le Néolithique et constituent un élément central du patrimoine socio-économique des territoires alpins. Si leurs effets sur les prairies et les sols sont bien documentés, leur influence sur l'état trophique des lacs d'altitude reste encore peu caractérisée. Ces écosystèmes oligotrophes sont particulièrement sensibles aux pressions anthropiques et au changement climatique, ce qui rend nécessaire une approche intégrée liant bassin versant, pratiques pastorales et fonctionnement lacustre pour éclairer leur gestion durable.
Ce projet de thèse propose d'évaluer l'influence du pastoralisme sur l'état trophique des lacs d'altitude à plusieurs échelles spatiales et temporelles. Une analyse systémique d'une soixantaine de lacs permettra de relier les caractéristiques des bassins versants, la pression pastorale et la dynamique des nutriments. Les transferts de nutriments du sol vers les lacs seront étudiés sur plusieurs sites, à travers des transects établis à partir des zones de repos du bétail et couvrant différents niveaux de pression de pâturage, afin d'évaluer la résilience des écosystèmes face à une réduction ou à une suppression de la pression pastorale. Parallèlement, la réanalyse de carottes sédimentaires fournira un cadre historique sur les trajectoires passées des pratiques pastorales et sur l'évolution des niveaux trophiques, permettant de mettre en perspective les réponses à court terme observées et d'identifier les seuils de résilience propres aux lacs.
L'ensemble de ces résultats contribuera à mieux comprendre les mécanismes par lesquels le pastoralisme module les flux de nutriments et la production biologique des lacs de montagne, et fournira des bases scientifiques solides pour la conservation et la gestion durable des bassins versants sensibles. Le pastoralisme dans les milieux de montagne est une des plus anciennes activités anthropiques recensées, structurante des paysages depuis le Néolithique moyen1. Il constitue un élément clé du patrimoine socio-économique des territoires montagnards. Les effets du pastoralisme sur les prairies alpines sont bien documentés, notamment sur la structure et la nature du sol2,3, la composition floristique et les traits fonctionnels des plantes4, avec des réponses dépendantes de l'intensité du pâturage, de l'historique des usages et du contexte environnemental. En revanche ses effets sur les milieux aquatiques notamment l'impact sur la qualité de l'eau et la biodiversité des lacs de montagne restent très peu étudiés.

Les lacs d'altitude constituent des écosystèmes oligotrophes à forte valeur patrimoniale, caractérisés par une biodiversité spécialisée et une grande sensibilité aux perturbations environnementales et anthropiques. Les archives sédimentaires lacustres montrent clairement l'impact du pastoralisme ancien sur l'érosion des bassins versants et sur la charge sédimentaire des lacs de montagne, mais sans jamais illustrer de modification de leurs trajectoires écologiques sur des temps longs (centaines à milliers d'années)5. En revanche, les effets du pastoralisme aux échelles de temps courtes, c'est-à-dire saisonnières à pluriannuelles, restent encore peu étudiés. Certaines études menées en Amérique du Nord ont mis en évidence une dégradation de la qualité de l'eau associée au pâturage estival en altitude, incluant une augmentation des concentrations en nutriments, de la charge bactérienne, de la biomasse algale et une altération des habitats rivulaires6-9. Dans les Andes, une plus forte productivité lacustre a été associée à un nombre plus important de têtes de bétail avoisinantes, bien que les lacs restent dans l'ensemble oligotrophes10. Dans les Pyrénées, seuls certains petits lacs endoréiques peu profonds voient leur niveau trophique augmenter sous l'effet du pastoralisme11. En contexte alpin européen, la transhumance peut modifier significativement l'état trophique des lacs d'altitude, avec une diminution de la transparence de l'eau, une augmentation du phosphore total, du carbone organique et de la densité bactérienne dans les lacs soumis à une forte pression pastorale12. Néanmoins, ces travaux indiquent également qu'une faible pression pastorale peut être compatible avec le maintien d'un bon état écologique, suggérant l'existence de seuils de résilience propres aux lacs d'altitude.

L'eutrophisation liée au pastoralisme résulte principalement de la remobilisation de l'azote et du phosphore du bassin-versant par herbivorie puis restitués par le bétail via les déjections. Ces déjections peuvent être déposées directement dans le lac, dans la zone littorale ou sur le bassin versant, puis transférées par ruissellement et érosion, en particulier lors d'épisodes pluvieux3,12,13. Cependant, les flux de nutriments issus du pastoralisme ne se traduisent pas systématiquement par une eutrophisation marquée: les sols et la végétation du bassin versant sont en effet susceptibles de retenir, transformer ou immobiliser une partie des nutriments avant leur transfert vers le lac12,14. Cette capacité tampon dépend étroitement de la nature de la végétation, de la structure du sol, de sa teneur en matière organique et de l'activité de la biomasse microbienne, autant de paramètres susceptibles d'être fortement modifiés par la présence de bétail dans le bassin-versant. De plus, les écosystèmes de montagne sont en pleine mutation sous l'effet du réchauffement climatiques dans ces régions15 qui modifie simultanément les régimes hydrologiques, la durée de la couverture neigeuse, la fréquence des événements extrêmes et la productivité biologique des bassins versants et des lacs. L'interaction entre la pression pastorale actuelle et le changement climatique pourrait ainsi entraîner les lacs d'altitude vers un état écologique sans précédent qui ne peut être déduit directement des tendances observées à long terme.
Ces enjeux répondent à une forte attente des gestionnaires de milieux de montagne, en particulier des espaces protégés, confrontés à la nécessité de concilier activités pastorales et préservation de la qualité écologique des lacs d'altitude. Dans ce contexte, il apparaît nécessaire de développer des approches intégrées permettant de relier les pressions pastorales passées et présentes à l'état écologique des lacs d'altitude, en se focalisant sur les processus biogéochimiques et biologiques des sols du bassin versant jusqu'aux communautés végétales aquatiques, afin d'anticiper les trajectoires futures de ces écosystèmes.

Ce projet de doctorat vise à étudier l'impact du pastoralisme sur l'eutrophisation et la biodiversité végétale des lacs d'altitude, et à comprendre par quels mécanismes écologiques cet impact s'exerce à court et à long terme. Les objectifs scientifiques sont : i) évaluer l'impact du pastoralisme sur le niveau trophique des lacs d'altitude selon leur contexte environnemental ; ii) caractériser les transferts de nutriments du bassin versant jusqu'au lac ; iii) évaluer la résilience des écosystèmes aquatiques d'altitude à la pression pastorale ; iv) reconstituer l'évolution historique de la pression pastorale et de l'état trophique des lacs. Le projet reposera sur une approche intégrative, combinant écologie terrestre, limnologie, écologie fonctionnelle et paléoécologie.

Axe 1 Etude systémique de l'impact du pastoralisme sur l'état trophique

La première partie de la thèse développera une approche intégrée à l'échelle régionale, en mobilisant un jeu de données existant portant sur une soixantaine de lacs des Alpes du Nord. Elle consistera à croiser des indicateurs de pression pastorale, des caractéristiques des bassins versants et des variables physico-chimiques des lacs (nutriments, biomasse algale) afin d'identifier les déterminants de leur état trophique. Ces relations seront analysées à l'aide de modèles d'équations structurelles (SEM), permettant d'évaluer l'importance relative des effets directs et indirects du pastoralisme dans les dynamiques d'eutrophisation.

Axe 2 Caractérisation des processus de transfert de nutriments du BV vers les lacs

Dans la seconde partie de la thèse un ensemble de lacs d'altitude sera sélectionné le long d'un gradient de pression pastorale et l'intégration d'un lac dont l'activité pastorale a cessé depuis 2017 permettra d'évaluer la résilience des sols, de la végétation et du fonctionnement lacustre après suppression de cette pression pastorale. Pour chaque site des transects seront mis en place afin de caractériser les transferts de nutriments du bassin versant vers le milieu aquatique incluant à la fois des transects reliant les zones de repos du bétail aux lacs, représentant des conditions de forte pression pastorale, et des transects témoins positionnés dans des zones peu ou pas pâturées. Ce dispositif permettra d'évaluer, à l'échelle intra-site, l'influence de la pression pastorale sur les processus de transfert le long du continuum bassin versant-lac, en particulier au niveau des zones littorales et benthiques.
Le long de ces transects, une approche intégrée sera développée en combinant :
Analyses de sols : paramètres physiques (densité, texture, SOM) pour évaluer le piétinement ; analyses chimiques et isotopiques (nutriments, carbone organique) ; analyses de biodiversité afin d'estimer la diversité fonctionnelle du sol.
Étude de la végétation terrestre : diversité spécifique et structure des communautés ; biomasse ; traits fonctionnels liés à l'acquisition des ressources, au stockage des nutriments et à la résistance aux perturbations (surface foliaire, SLA, LDMC, hauteur, tissus de soutien).
Etude du compartiment lacustre : étude de la végétation aquatique et littorale (diversité, biomasse, traits fonctionnels) ; mesures physico-chimiques et biologiques de l'eau et des sédiments (nutriments, transparence, paramètres bactériologiques).

Axe 3 Reconstruction des trajectoires pastorales et écologiques au temps long
La troisième partie de la thèse visera à reconstituer l'évolution historique des pratiques pastorales et de l'état trophique des lacs d'altitude sur des échelles de temps pluri-décennales à millénaires. Elle s'appuiera sur la réanalyse de carottes sédimentaires déjà disponibles, incluant à la fois des bioindicateurs du pastoralisme (par exemple ADNe, spores de champignons coprophages) et des indicateurs de la réponse trophique des lacs (chimie, pigments photosynthétiques, autres marqueurs biologiques).

Les candidat·es devront être titulaires d'un Master en écologie, sciences de l'environnement, chimie analytique, sciences planétaires ou équivalent, et présenter d'excellents résultats académiques. Ils/elles devront justifier d'une ou plusieurs expériences de terrain, de préférence en milieu alpin, ainsi que d'une expérience en laboratoire et d'une maîtrise des outils statistiques. Une grande rigueur, de l'autonomie, une bonne capacité d'organisation et de solides compétences relationnelles sont attendues. D'excellentes compétences en communication en anglais, notamment en lecture, expression orale et écrite, sont exigées. La pratique du ski de randonnée ou de l'alpinisme constituera un atout.