Description

En 2020, la France a consommé plus de 64000 tonnes de pesticides, se classant ainsi au premier rang européen en termes de volumes vendus. La même année, la consommation canadienne a été estimée à plus de 126000 tonnes. L’efficacité de ces produits pour la protection phytosanitaire et le maintien d’un haut niveau de productivité agricole demeure indéniable, cependant, de nombreux travaux ont mis en évidence la menace que représentent les pesticides pour la biodiversité des écosystèmes terrestres et aquatiques. Les travaux menés à l’Université de Sherbrooke par le groupe du professeur Segura, portant sur l’impact des contaminants organiques, y compris les pesticides, sur la santé des lacs au Canada, ont révélé la présence fréquente de ces composés dans les eaux et les sédiments lacustres, où ils contribuent de manière significative aux risques écotoxicologiques.

Dans la perspective d’une meilleure évaluation des risques d’exposition aux pesticides et afin de prioriser les stratégies de mitigation à l’échelle des populations humaines et des écosystèmes, il apparaît essentiel de développer des modèles prédictifs avancés intégrant la composition et les propriétés de la phase particulaire, de manière à mieux caractériser la persistance et le transport atmosphérique des pesticides. L’originalité de ce projet innovant consiste en la complémentarité des approches utilisées (simulations numériques et intelligence artificielle) afin de fournir des données essentielles pour ajuster les modèles d’évaluation et de gestion des risques d’exposition aux pesticides par les particules atmosphériques.
En parallèle des résultats expérimentaux obtenus à l’Université de Sherbrooke, les simulations numériques à l’échelle moléculaire combinant des méthodes de structure électronique (quantique) et de dynamique (classique) permettront non seulement de mieux comprendre les faits expérimentaux observés mais aussi de prédire les mécanismes réactionnels impliqués dans les réactions atmosphériques des pesticides initiées par des photo-oxydants majeurs (radicaux hydroxyles, ozone, etc.) en présence ou non de particules d’aérosols. En complément, leur écotoxicité vis-à-vis des espèces aquatiques sera estimée par modélisation. Les données obtenues seront comparées à celles estimées par un algorithme d'apprentissage automatique afin de développer l'aspect prédictif de l’intelligence artificielle pour un grand nombre de contaminants organiques.

Compétences requises

Master ou diplôme d'ingénieur en chimie de l'environnement ou physico-chimie. Une expérience dans le domaine de la chimie atmosphérique, des simulations moléculaires (chimie quantique, dynamique moléculaire) et de la cinétique chimique sera appréciée. Un bon niveau d'anglais (écrit/parlé) sera indispensable (au moins B2). Une mobilité entre l'Université de Lille et l’Université de Sherbrooke (Canada) est demandée. Les travaux de recherche se dérouleront au laboratoire PC2A de l'Université de Lille.

Bibliographie

[1] Heinrich-Böll-Stiftung, F., Atlas des Pesticides: Paris, France, 2023.
[2] Health Canada, Pest Control Products Sales Report for 2020; Health Canada: Ottawa, ON, 2022.
[3] Stehle, S.; Schulz, R. Agricultural insecticides threaten surface waters at the global scale, P Natl Acad Sci USA 2015, 112, 5750-5755.
[4] Van Deynze, B.; Swinton, S. M.; Hennessy, D. A.; Haddad, N. M.; Ries, L. Insecticides, more than herbicides, land use, and climate, are associated with declines in butterfly species richness and abundance in the American Midwest, PLoS One 2024, 19, e0304319.
[5] Ahmad, M. F.; Ahmad, F. A.; Alsayegh, A. A.; Zeyaullah, M.; AlShahrani, A. M.; Muzammil, K.; Saati, A. A.; Wahab, S.; Elbendary, E. Y.; Kambal, N. Pesticides impacts on human health and the environment with their mechanisms of action and possible countermeasures, Heliyon 2024, 10.
[6] Fritsch, C.; Berny, P.; Crouzet, O.; Le Perchec, S.; Coeurdassier, M. Wildlife ecotoxicology of plant protection products: knowns and unknowns about the impacts of currently used pesticides on terrestrial vertebrate biodiversity, Environ. Sci. Poll. Res. 2025, 32, 2893-2955.
[7] Lahens, L.; Cabana, H.; Huot, Y.; Segura, P. A. Trace organic contaminants in lake waters: Occurrence and environmental risk assessment at the national scale in Canada, Environ. Poll. 2024, 347, 123764.
[8] Teysseire, F.-X.; Cabana, H.; Huot, Y.; Segura, P. A. National scale assessment of the occurrence and risk of trace organic contaminants in Canadian Lake sediments, Sci. Total Environ. 2025, 964, 178569.
[9] Mayer, L.; Degrendele, C.; Senk, P.; Kohoutek, J.; Pribylova, P.; Kukucka, P.; Melymuk, L.; Durand, A.; Ravier, S.; Alastuey, A. Widespread pesticide distribution in the European atmosphere questions their degradability in air, Environ. Sci. Technol. 2024, 58, 3342-3352.
[10] Degrendele, C.; Prokeš, R.; Šenk, P.; Jílková, S. R.; Kohoutek, J.; Melymuk, L.; Přibylová, P.; Dalvie, M. A.; Röösli, M.; Klánová, J. Human exposure to pesticides in dust from two agricultural sites in South Africa, Toxics 2022, 10, 629.
[11] D. Q. Dao, S. Taamalli, F. Louis, D. Kdouh, Z. Srour, T. C. Ngo, D. H. Truong, V. Fèvre-Nollet, M. Ribaucour, A. El Bakali, I. Černuśák, Hydroxyl radical-1 initiated decomposition of metazachlor herbicide in the gaseous and aqueous phases: Mechanism, kinetics, and toxicity
evaluation, Chemosphere, 312, 137234, 2023.
https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.137234.
[12] T. C. Ngo, S. Taamalli, Z. Srour, V. Fèvre-Nollet, A. El Bakali, F. Louis, I. Černuśák, D. Q. Dao, Theoretical Insights into the Oxidation of Quinmerac Herbicide Initiated by HO● Radical in Aqueous Media: Mechanism, Kinetics, and Ecotoxicity, Journal of Environmental
Chemical Engineering, 11, 109941 2023. https://doi.org/10.1016/j.jece.2023.109941.
[13] H. K. Al Rawas, R. Al Mawla, T. Y. N. Pham, D. H. Truong, T. L. A. Nguyen, S. Taamalli, M. Ribaucour, A. El Bakali, I. Černušák, D. Q. Dao, F. Louis, New insight into environmental oxidation of phosmet insecticide initiated by HO• radical in gas and water – A theoretical study, Environ. Sci.: Processes Impacts, Advance Article, 2023. https://doi.org/10.1039/D3EM00325F
[14] D. H. Truong, T. C. Ngo, T. L. A. Nguyen, T. T. Nguyen; S. Taamalli, A. El Bakali, F. Louis, D. Q. Dao, Oxidation of thiram fungicide by
hydroxyl radicals in water: A theoretical study on reaction mechanism and kinetics, Vietnam Journal of Chemistry, in press, 2023.
[15] D. H. Truong, T. L A. Nguyen, N. Alharzali, H. K. Al Rawas, S. Taamalli, M. Ribaucour, H. L. Nguyen, A. El Bakali, T. C. Ngo, I.
Černušák, F. Louis, D. Q. Dao, Theoretical insights into the HO●-induced oxidation of chlorpyrifos pesticide: mechanism, kinetics,
ecotoxicity, and cholinesterase inhibition of degradants, submitted to Chemosphere, November 2023.
[16] R. AbouHaidar, D. Duflot, C. Toubin, Theoretical characterization of the kinetics of the multiphase ozonolysis of an aqueous maleic aciddroplet, Aerosol Science and Technology, 2023, https://doi.org/10.1080/02786826.2023.2286341

Mots clés

environnement, simulations moléculaires, pesticides, reactivité, écotoxicité