Description

Un système d’éclairage « intelligent et durable » doit être conçu pour créer des environnements émotionnellement stimulants et des atmosphères attrayantes pour la ville. Bien que l'éclairage public nous ait permis d'augmenter la durée et la diversité de nos activités de travail et de loisir qui, autrement, auraient été limitées par l'obscurité nocturne. Il a radicalement modifié l'environnement nocturne pour de nombreuses espèces animales et végétales en perturbant les cycles lumineux naturels quotidiens et saisonniers. Plus particulièrement, on s'inquiète de plus en plus de l'impact que cela peut avoir sur les comportements vitaux des animaux nocturnes, notamment l'alimentation, la migration et la dispersion, l'évitement des prédateurs et la reproduction, avec potentiellement des effets en cascade sur la biodiversité et les biotopes qu'ils peuplent. Les défis majeurs pour la recherche future sont : (1) comment ces divers effets de la lumière artificielle sur les individus s'étendent-ils aux impacts au niveau des populations et des communautés ? (2) comment quantifier et cartographier la pollution lumineuse et ses impacts sur la faune ? Ce projet est la suite d'une première doctorante financée par l'école doctorale GEETS qui était centré sur la photométrie physique et son formalisme mathématique, la construction de pièges lumineux spécifiques et l'établissement d’une collaboration avec un laboratoire de l'Université Ljubljana 2 en Slovénie. Ce projet, s’intéresse directement à l’incidence sur les organismes vivants de signaux lumineux liées à la pollution lumineuse d’origine anthropique. Le premier objectif consiste à paramétrer notre outil numérique basé sur une nouvelle métrique d’attractivité de la lumière parasite dérivée d’une « photométrie adaptée » à la vision des espèces nocturnes. Le second consiste en l’élaboration et la mise en place d’une méthode expérimentale servant à la validation de la métrique. Nous savons aujourd’hui que la pollution lumineuse d’origine anthropique et le halo lumineux associé masquent, entre autres, les cycles d’éclairement lunaire. Elles brouillent ainsi les cycles naturels journaliers et mensuels et à plus large échelle, la perception des changements annuels de photopériode. De plus, le spectre de la lumière artificielle est différent de celui des sources naturelles qui servent de référence aux espèces qui peuplent le biotope. Étant donné que, la perception de la lumière par les animaux est fondamentalement différente de celle des humains (la majorité des insectes sont quadri-chromates) il est impossible de quantifier l’attractivité de la lumière d’origine anthropique en transposant aux animaux nocturnes les métriques basées sur des quantités photométriques établies sur la connaissance du système visuel humain. Nous arrivons ainsi à une situation oxymore qui consiste à utiliser de façon erronée des quantités photométriques pour quantifier la pollution lumineuse sur la faune dont le système visuel est fondamentalement différent de celui des humains. Partant de ces constats, nous avons développé l’embryon d’une méthodologie qui combine les réponses visuelles des insectes avec le formalisme mathématique de la photométrie/radiométrie classiques. Un autre paramètre déterminant qui rend une source plus « visible », et donc plus attractive, est bien entendu similitude de son spectre avec la réponse visuelle de l’insecte et/ou la similitude entre le spectre de la lumière artificielle avec celui de la lumière naturelle perçue normalement par l’animal. Pour affiner et valider notre approche, le/la doctorant€ travaillera sur l’élaboration d’une méthode expérimentale pour la validation des résultats obtenus par le calcul. Finalement, la métrique développée, après validation sur le terrain, servira par la suite à cartographier les impacts sur le biotope.

Compétences requises

Le/la candidat.e devra avoir un profil scientifique confirmé (rigueur, curiosité, autonomie, etc.) couplé avec des capacités pour travailler sur le terrain sur des faunes nocturnes (un plus serait la connaissance des lépidoptères hétérocères) avec une spécialisation dans les domaines des sciences du vivant et de l’ingénierie écologique. Une ouverture d’esprit et une sensibilité d’écoresponsabilité lui permettront d’aborder cette problématique pluridisciplinaire (Une connaissance des méthodes de calcul numérique et la manipulation des plates-formes de programmation comme R et/ou Python, sont des atouts supplémentaires). Cette thèse s’inscrivant dans une logique de possibles applications concertées avec des acteurs locaux, des compétences d’animation et de diffusion grand public de résultats scientifiques complexes seront un plus dans le dossier du/de la candidat.e.

Bibliographie

- Similarity between natural and artificial lights: weighting by the vision of three species of Heterocera, MP.Marchant, P.Dupuis, S.Jeangeorges, G.Zissis, L.Legal, Feasibility analysis of an energy storage system without batteries for isolated street lighting, Atef Silini, Zouhour Araoud, Pascal Dupuis and Laurent Canale, IEEE Sustainable Smart Lighting World Conference, 11-14 November 2024, Eindhoven (Netherlands)
- Comparative analysis of natural and artificial light perception in three moth species, MP.Marchant, G.Zissis, L.Legal, S.Jeangeorges, P.Dupuis, The 3rd International Electronic Conference on Diversity (ISCD-24) - Biodiversity of Animals, Plants and Microorganisms, MDPI sciforum-101523 p. 85, 15–17 October 2024 (Online event), hal-04785174
- Artificial and natural lights: spectral comparison weighted by the visual response of heterocera, MP.Marchant, S.Jeangeorges, G.Zissis, P.Dupuis, L.Legal, Le LAPLACE à la Science, 11 Juillet 2024, Toulouse (France), hal-04659636
- Lighting, Energy, Environmental Impacts, and Associated Regulations: Potential and Challenges, M.Scholand, J.N.Bardsley, N.Borg, P.Bennich, G.Zissis, IEEE Industry Applications Magazine, 5 pp., doi : 10.1109/MIAS.2024.3488317 (2025)
- Attractiveness of an Ephemeroptera insect order towards artificial lights as function of CCT, MP.Marchant, P.Dupuis, G.Zissis, L.Legal, Proc. 8th international conference on artificial light at night (ALAN), pp. 139-141, 10-13 august 2023, Calgary, Alberta (Canada), hal-04224775v1
- Comparison of activity and diversity of bats under LED public lighting with different spectral blue content (3000K and 1800K), S.Busson, M.Iodice, L.Rubini, R.Sordello, R. Proc. 8th international conference on artificial light at night (ALAN), pp. 139-141, 10-13 august 2023, Calgary, Alberta (Canada)
- A Review of Advances in Lighting Systems' Technology – The way towards Lighting 4.0 era. G.Zissis, P.Bertoldi, IEEE Open Journal of Industry Applications, pp. 111-120, doi : 10.1109/OJIA.2023.3263182 (2023)
- Smart Lighting Systems for Smart Cities, G.Zissis, P.Dupuis, L.Canale, N.Pigenet. Holistic Approach for Decision Making Towards Designing Smart Cities, Lazaroiu G.C., Roscia M., Dancu V.S. (eds). Future City, vol 18, pp. 75-92, Springer, Cham (2021). Doi : 10.1007/978-3-030-85566-6_5 (2022), hal-03511196
- Nantes Métropole : Développement d'une méthode de définition de la trame noire. J.-F. Bretaud, F.Greffier, Rapport de recherche du Cerema. Juillet 2019.

Mots clés

Systèmes d'éclairage des Villes, Pollution Lumineuse, Vision animale