Développement de structures artificielles par impression 3D de matériaux biosourcés pour la restauration récifale

Offre de Thèse en Océanologie biologique et Environnement marin

Contexte scientifique

Les récifs coralliens jouent un rôle clé dans l’environnement marin, son équilibre et sa biodiversité
en fournissant des zones de nurserie et un abri à un large éventail d’organismes. Ils contribuent
également à la protection des côtes contre l’érosion. Or, leur déclin est aujourd’hui un fait avéré
et il est accéléré par le réchauffement climatique et l’acidification des océans. Près du quart des
récifs a déjà disparu. Une stratégie pour restaurer les zones endommagées consiste à construire
et à déployer des récifs artificiels, mais plusieurs verrous subsistent: (i) les matériaux utilisés sont
souvent peu respectueux de l’environnement, (ii) ils sont mis en forme selon des architectures
peu conformes aux originales, et (iii) ils prennent peu en compte les facteurs biologiques et
physiques influençant le comportement de nage, l’implantation et la survie post-implantation
des larves de coraux.

La thèse proposée s’inscrit dans le cadre du projet NACRE-3D, financé par l’Agence Nationale de
la Recherche, dont l’objectif est de lever ces verrous via le développement de récifs coralliens
artificiels biomimétiques en exploitant la fabrication additive 3D à base de matériaux durables,
en partie recyclés et de composition chimique proche de celle du corail. Plus précisément,
NACRE-3D explore le potentiel d’une technologie d’impression 3D, le Binder Jetting, peu
coûteuse et dont la flexibilité permet d’envisager à la fois la fabrication de petites et de grandes
structures présentant une porosité multi-échelle adaptée aux différents cas de restauration. Les
matières premières sont des poudres de CaCO3 recyclées à partir de coquilles d’huîtres et les
liants sont biosourcés et à faible empreinte carbone. En outre, les structures 3D sont
fonctionnalisées avec des boosters de croissance des coraux en utilisant des microsphères
poreuses de CaCO3, synthétisées à la demande, pouvant être chargées en espèces actives et
utilisées comme vecteurs de délivrance.

Objectifs de la thèse

L’objectif de cette thèse est de contribuer au développement de structures artificielles par
impression 3D de matériaux biosourcés pour la restauration récifale. Le ou la doctorant(e) sera
chargé(e) de (i) tester les structures 3D biomimétiques, durables et fonctionnalisées en milieu
marin en utilisant une approche combinant l’implantation de larves de coraux en écloserie et la
croissance des recrues en nurserie corallienne in situ, (ii) contribuer à l’optimisation des
structures en termes de critères géométriques, chimiques et biologiques à l’aide d’études
expérimentales et/ou simulation numérique, et (iii) analyser le rapport coût-efficacité pour
estimer l’efficacité des structures comparée aux solutions actuelles de restauration. Les
structures seront élaborées au laboratoire CIRIMAT (Toulouse) par un autre doctorant. Les 2
doctorants travailleront en forte interaction.

Conditions scientifiques matérielles et support financier

Les conditions de travail impliquent la pratique de la plongée scientifique et des travaux
expérimentaux en milieu marin et en laboratoire à Moorea en Polynésie Française sur une longue
durée (~30 mois). Le CRIOBE mettra à disposition les moyens nécessaires à la réalisation des
travaux de thèse, notamment un service plongée sous-marine, des moyens à la mer, des espaces
d’aquariologie pour conduire des expérimentations en milieu contrôlé, et un service d’imagerie et
microscopie. Le projet sera réalisé dans un contexte interdisciplinaire aux interfaces entre
biologie marine, chimie des matériaux, et ingénierie des procédés en s’appuyant sur des
collaborations avec le CIRIMAT (Université Toulouse) et l’IRCER (Université de Limoges). Le projet
NACRE-3D (ANR-24-CE51-2845) assurera le salaire du ou de la doctorant(e) et son
environnement (instruments et matériels, prestations de services, missions).

Profil et compétences recherchées

Le ou la candidat(e) devra être titulaire d’un Master 2 en Biologie ou Ecologie marine. Il/elle devra
posséder un Certificat d’Aptitude à l’Hyperbarie (minimum classe 1B) pour pouvoir plonger au
CRIOBE et, idéalement, avoir mené(e) une expérience de recherche dans les récifs coralliens ou
en écologie larvaire en milieu marin. Des connaissances en simulation numérique sont une
valeur ajoutée. Le ou la candidat(e) doit être en pleine forme physique, capable de travailler de
longues heures, parler couramment l’anglais et/ou le français, et avoir une bonne autonomie et
des facultés d’adaptations propres à un tel sujet interdisciplinaire.

Encadrement et Ecole doctorale

Directrice de thèse : Maggy NUGUES (CRIOBE, Perpignan)
Co-encadrantes : Sophie GUILLEMET (CIRIMAT, Toulouse) et Laetitia HEDOUIN (CRIOBE, Moorea)
ED 472 PSL-EPHE, doctorat PSL, mention Océanologie biologique et Environnement marin

Durée du contrat

Le contrat de thèse se déroulera sur 3 ans, du 01/09/2025 au 31/08/2028.

Procédure de recrutement

Les candidat(e)s sont invité(e)s à envoyer une lettre de candidature, un CV, une copie de leur
Certificat d’Aptitude à l’Hyperbarie (CAH), et les nom et coordonnées de trois références, à Maggy
NUGUES (maggy.nugues@univ-perp.fr). Seul(e)s les candidat(e)s présélectionné(e)s seront
informé(e)s.

Date de clôture

10/03/2025 ou jusqu’à ce qu’un(e) candidat(e) qualifié(e) ait été identifié(e).