UMR CNRS 5023

Laboratoire d'Ecologie des Hydrosystèmes Naturels et Anthropisés


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UMR CNRS 5023

Laboratoire d'Ecologie des Hydrosystèmes
Naturels et Anthropisés

TOUZOT Morgane

Doctorant : E2C

Université Lyon 1
CNRS, UMR 5023 - LEHNA,
Laboratoire d'Ecologie des Hydrosystèmes Naturels et Anthropisés
Bât. Darwin C
F-69622 Villeurbanne Cedex FRANCE

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  • Ces dernières décennies, l’augmentation de la population mondiale, l’extension continue des villes ainsi que le développement des infrastructures de transport modifient de façon spectaculaire l’environnement lumineux des organismes. En effet, ces facteurs entrainent un ajout de lumière artificielle la nuit appelée pollution lumineuse nocturne ou plus couramment ALAN (Artificial Light At Night). Cette transformation du paysage nocturne peut être évaluée quantitativement avec une augmentation de 2,2% par an de l’émission lumineuse et qualitativement par le changement des spectres de couleur émis. ALAN est principalement associé aux constructions humaines, telles que les villes et les infrastructures de transport. Cependant, il peut être perçu jusqu’à plusieurs dizaines de kilomètres autour des centres urbains et peut donc affecter les zones péri-urbaines, voire même rurales ; ce qui fait d’ALAN un phénomène mondial. 80% de la population terrestre et plus de 99% de la population humaine américaine et européenne vit sous un ciel pollué par la lumière artificielle.

    De nombreux effets négatifs d’ALAN ont été mis en évidence en écologie. L’un des principaux effets d’ALAN sur l’environnement est la perturbation de l’alternance naturelle de périodes éclairées le jour et obscures la nuit, entrainant des changements progressifs et saisonniers de la photopériode. Or, la photopériode est l’un des principaux synchronisateurs externes de l’horloge interne des organismes. Les cycles de lumières, quotidiens et saisonniers, entrainent le développement de phénomènes biologiques des molécules aux écosystèmes, notamment les voies métaboliques et physiologiques, le comportement et la distribution spatiale des espèces. Les horloges biologiques endogènes sont essentielles aux individus afin qu’ils optimisent leur métabolisme, leur physiologie et leur comportement selon les cycles jour/nuit et saisonniers de l’environnement.


    L’altération du niveau de luminosité par ALAN modifie la perception de la longueur du jour à la fois chez les organismes nocturnes et diurnes. Cependant, les espèces nocturnes pourraient être les plus affectées par ALAN et elles représentent une grande proportion de la biodiversité. En effet, 30% des vertébrés et plus de 60% des invertébrés sont nocturnes. De plus, les amphibiens sont, en dehors des chiroptères, le groupe de vertébrés qui contient le plus grand nombre d’espèces nocturnes (93%). Ce sont des animaux très sensibles à la lumière, avec notamment des comportements reproducteur et de chasse largement influencés par la photopériode, ce qui laisse supposer qu’ils soient affectés par des changements de luminosité, tel qu’ALAN.

    Ainsi, il apparait comme important d’étudier l’influence d’ALAN sur des espèces naturellement susceptibles d’être soumises à cette pression anthropique. Mon travail de thèse vise donc à mettre en évidence les effets d’ALAN sur des paramètres physiologiques, comportementaux et génétiques du crapaud commun. Dans un premier temps, j’étudie l’effet de différentes intensités de lumière artificielle nocturne sur le métabolisme, l’activité et la reproduction du crapaud commun mâle adulte. Dans un deuxième temps, je recherche une sensibilité accrue à ALAN à un stade plus jeune, le développement et la croissance des organismes étant dépendants des hormones thyroïdiennes, elles-mêmes sous le contrôle de la mélatonine. Dans cet axe, j’étudie l’effet de différentes intensités de lumière artificielle nocturne sur le développement et la croissance de têtards de crapaud commun, ainsi que sur leur métabolisme. Enfin, dans un dernier temps, je m’intéresse aux mécanismes moléculaires à la base de ces régulations, avec une approche menée sans à priori (transcriptomique) et une approche par gènes cible (RT-PCR quantitative).
    In recent decades, the increase in the world's population, the continuous expansion of cities and the development of transport infrastructures have dramatically changed the lighting environment of organisms. Indeed, those factors lead to the addition of artificial light at night (ALAN) also called nocturnal light pollution. The transformation of the nocturnal landscape can be assessed quantitatively with an increase of 2.2% per year in light emission and qualitatively by the modification of the emitted spectra. ALAN is mainly associated with human constructions, such as cities and transport infrastructures. However, it can be perceived up to several kilometers around urban centers and can therefore affect peri-urban and even rural areas, what makes ALAN a global phenomenon. 80% of the world population and more than 99% of the American and European human population live under a sky polluted by artificial light.

    Many negative effects of ALAN have been identified in ecology. One of the main environmental effects of ALAN is the disruption of the natural alternation of light periods during the day and dark periods at night, leading to progressive and seasonal changes in the photoperiod. However, the photoperiod is one of the main external synchronizers of the organism internal clock. Daily and seasonal light cycles induce the development of biological phenomena from molecules to ecosystems, including metabolic and physiological pathways, behavior and species spatial distribution. Endogenous biological clocks are essential for individuals to optimize their metabolism, physiology and behaviour according to the day/night and seasonal cycles of the environment.

    The alteration of the brightness level by ALAN affects the perception of day length in both nocturnal and diurnal organisms. However, nocturnal species may be the most affected and they represent a large proportion of biodiversity. Indeed, 30% of vertebrates and more than 60% of invertebrates are nocturnal. In addition, amphibians are, apart from chiropterans, the vertebrate group that contains the largest number of nocturnal species (93%). They are high light-sensitive animals, with reproductive and foraging behaviors largely influenced by photoperiod, which suggests that they are likely to be affected by changes in light conditions, such as ALAN.

    Thus, it seems important to study the influence of ALAN on species likely to be subjected to this anthropogenic pressure in the wild. Therefore, my thesis work aims to highlight the effects of ALAN on physiological, behavioral and genetic parameters of the common toad. Firstly, I study the effect of different intensities of ALAN on the metabolism, activity and reproduction of the adult male common toad. Secondly, I seek for an increased sensitivity to ALAN at an earlier stage, as the development and growth of organisms depend on thyroid hormones, which are themselves controlled by melatonin. In this axis, I study the effect of different intensities of ALAN on the development and growth of common toad tadpoles, as well as on the metabolism. Finally, in the last stage, I am interested in the molecular mechanisms underlying these regulations, with an approach conducted without a priori (transcriptomic) and an approach by target genes (quantitative RT-PCR).
  • 2019 Touzot, M., Teulier, L., Lengagne, T., Secondi, J., Théry, M., Libourel, P.A., Guillard, L., Mondy, N., 2019 - Artificial light at night disturbs the activity and energy allocation of the common toad during the breeding period. Conservation Physiology, 7 : 1-9.

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