Quentin Petitjean, entre écotoxicologie des abeilles et science ouverte

Guidé depuis longtemps par son intérêt pour les sciences naturelles, Quentin Petitjean choisit de suivre une licence de biologie‑écologie à l’Université de Bourgogne-Franche-Comté de Besançon.

Le choix de l'écotoxicologie : comprendre les contaminants

Très rapidement, il se passionne pour le travail de terrain. Un premier projet tutoré l’amène à concevoir des cages d’exposition destinées à étudier les effets de ruissellements contaminés, en amont et en aval d’une scierie, sur les gammares, de petits crustacés d’eau douce. Cette expérience lui offre l’occasion d’explorer pour la première fois l’écotoxicologie, un domaine qui marquera durablement la suite de son parcours.

Puis vient l’Irlande. Grâce à une bourse européenne, il part à Galway durant l’été 2014 pour participer à des inventaires botaniques. C’est aux côtés de Micheline Sheehy Skeffington, maîtresse de conférences, botaniste et fervente défenseuse des droits des femmes, qu’il parcourra la région du Burren et ses spectaculaires falaises de Moher plongeant dans l’océan Atlantique, afin de recenser l’extraordinaire diversité de fleurs sauvages. « Cette expérience m’a mis le pied à l’étrier », confie-t-il.

De retour en France, Quentin Petitjean poursuit son cursus par un Master spécialisé en sciences de l’environnement et en écotoxicologie à l’Université de Franche-Comté. Il y explore les transferts et effets des polluants dans les écosystèmes, chez les invertébrés aquatiques et terrestres. Ses stages successifs sur des problématiques variées témoignent de son goût pour l’interdisciplinarité. Son stage de M1 porte sur le transfert des métaux présents dans les bassins de récupération des eaux de ruissellement issues d'anciennes décharges municipales chez les organismes aquatiques. Quentin Petitjean montre que, selon les métaux, les dynamiques d’accumulation diffèrent.

Les problématiques liées aux transferts de contaminants l'intéressant particulièrement, il poursuit en M2 sur un projet interdisciplinaire où il est amené à collaborer avec des géologues et des archéologues. A l’appui d’archives historiques, ses recherches portent sur la caractérisation de la contamination des sols causée par la présence de déchets métallurgiques datant de l’époque médiévale. Il montre que les procédés d’extraction du fer utilisés à l’époque favorisaient la production de déchets, les scories, riches en métaux, comme le manganèse. Au cours des siècles, les processus d’érosion ont entraîné le relargage d’importantes quantités de manganèse dans les sols. Aussi, des expériences complémentaires de laboratoire ont permis de mettre en évidence le transfert de ce manganèse issu des activités humaines, du sol vers les escargots, sans toutefois affecter leur croissance ni leur survie.

Une question reste néanmoins en suspens : que se passerait-il avec des populations d'escargots vivant dans la nature ? De plus, en conditions naturelles où interviennent d’autres facteurs comme les pathogènes ou la température, les effets observés en laboratoire seraient-ils identiques ?

Une grande diversité de modèles biologiques

C'est cette question de la variabilité des réponses entre populations qui structure la thèse de Quentin Petitjean, menée à l’université de Toulouse, au sein du centre de recherche sur la biodiversité et l’environnement. Il y étudie les effets combinés de plusieurs stress : contaminants, température, pathogènes sur la santé du goujon (Gobio occitaniae), un poisson sauvage d’eau douce.

À travers des approches expérimentales et de terrain, Quentin Petitjean explore la variabilité des réponses aux stress entre populations dont les historiques d’exposition diffèrent, mettant en évidence des différences de sensibilité. Ses travaux révèlent, en effet, que certaines populations de poissons, provenant de milieux contaminés aux métaux lourds, sont plus résistantes que d’autres. Une forme d’adaptation locale. 
Il constate par ailleurs des réponses physiologiques et des comportements distincts entre les poissons : certains sont plus actifs que d'autres. Peut-être pour augmenter l’acquisition de nourriture et pallier les coûts énergétiques induits par l’exposition aux contaminants et les processus de détoxification qui en découlent. Ces observations ouvrent la voie à l’étude du lien entre microbiote intestinal et réponses comportementales que vont nourrir ses post-doctorats à venir marqués par une continuité thématique et de nouveaux modèles biologiques.

À l'Institut national Polytechnique de Toulouse, Quentin Petitjean étudie l’impact des contaminants sur les communautés bactériennes intestinales des poissons. Ses résultats montrent notamment que l’exposition aux contaminants réduit la diversité de bactéries et celle des fonctions qui leur sont associées dans le tube digestif des poissons.

Afin d’explorer plus finement ces questions de comportement, Quentin Petitjean rejoint ensuite l’Institut Sophia Agrobiotech, à Sophia Antipolis, afin de tester des approches de tracking haut-débit assistées par ordinateur. Il y développe des analyses de trajectoires et de mouvements de trichogrammes, des micro-guêpes parasitoïdes utilisées en lutte biologique, en réponse aux variations de température. Ces travaux, qui révèlent des différences de sensibilité entre souches de trichogrammes, pourraient permettre de prédire leur efficacité de dispersion au champ et in fine leur performance contre les ravageurs des cultures, comme la pyrale du maïs.

Un dernier post-doctorat au sein de l’unité INRAE « Écosystèmes aquatiques et changements globaux » à Bordeaux, lui permet d’évaluer, à partir de bases de données nationales, la contribution relative des pressions humaines sur différents indices biologiques qui renseignent sur l’état des communautés de plantes, d’invertébrés et de poissons, y compris migrateurs, dans les cours d’eau français. Ses travaux identifient deux principaux facteurs d’altération des communautés : les grands ouvrages hydroélectriques, qui modifient les régimes hydrologiques et fragmentent les cours d’eau, entravant le déplacement des poissons migrateurs, et l’occupation du sol liée à l’enrichissement des cours d’eau en nutriments (azote et phosphore).

Les abeilles sauvages : une nouvelle étape, un nouveau modèle

Puis, en 2025, Quentin Petitjean rejoint par concours externe l’unité INRAE « Abeilles et environnement » en tant que chargé de recherche en écotoxicologie des abeilles, saisissant ainsi l’opportunité d’explorer un nouveau modèle à l’intersection de plusieurs disciplines. Ses travaux visent à mieux comprendre et à prédire les effets des pesticides ainsi que leurs alternatives sur les abeilles sauvages et la pollinisation.

Les études en écotoxicologie se concentrent essentiellement sur l’abeille domestique, alors que les abeilles sauvages, en raison de leurs spécificités écologiques et comportementales, ne sont pas soumises aux mêmes types d’exposition et n’expriment pas forcément les mêmes sensibilités aux pesticides. Quentin Petitjean étend donc ses recherches à une large gamme d’espèces afin de prendre en compte la grande diversité des espèces étudiées. Son projet scientifique s'articule autour de trois axes complémentaires.

• le premier axe vise à comprendre de quelle façon les traits d'histoire de vie des abeilles, tels que leur mode de nidification, leur régime floral ou leur comportement de butinage, influencent leur niveau d'exposition aux pesticides. L’objectif est de prédire le risque d’exposition et le niveau d’imprégnation des abeilles, c’est-à-dire la quantité de substances qu’elles accumulent réellement dans leur organisme, en fonction des usages de pesticides, et plus globalement, des pratiques agricoles. A noter que, si l'écotoxicologie et les évolutions réglementaires se sont longtemps appuyées essentiellement sur l’étude des effets létaux, soit la mortalité des abeilles, les effets sublétaux des pesticides, notamment les altérations comportementales, sont encore à étudier, en lien avec le service de pollinisation que rendent les abeilles.
• le deuxième a pour but d'établir un lien entre ces perturbations comportementales et le service de pollinisation, afin de déterminer des seuils de toxicité qui soient pertinents, non seulement pour le maintien de la biodiversité des abeilles et de leur état de santé, mais aussi d’un point de vue écologique.
• Enfin, à l’instar de ses travaux antérieurs sur les poissons, Quentin Petitjean cherchera à mieux comprendre pourquoi et comment, au sein d’une même espèce et dans un contexte de contamination donné, certains individus vont survivre et ne présenter que peu d’altérations comportementales tandis que d’autres vont mourir. À terme, cela permettrait de développer des modèles intégrant le niveau d’exposition, les effets comportementaux et leurs impacts sur les fonctions écologiques telle que la pollinisation.

Depuis son arrivée, Quentin Petitjean s’est investi dans de nombreux projets de recherche et est fortement impliqué dans les enjeux de science ouverte et de reproductibilité. Membre de l’association internationale SORTEE et responsable éditorial des données pour la revue Ecology Letters, il œuvre à promouvoir les bonnes pratiques de transparence scientifique et la diffusion des connaissances, conformément aux principes FAIR¹.

¹ Les principes FAIR (Findable, Accessible, Interoperable, Reusable) décrivent comment les données doivent être organisées pour être plus facilement accessibles, comprises, échangeables et réutilisables.

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