Sujets de thèse proposés en 2026

Sujet 1 : Compréhension de l’altération des parois anthropisées et visibilité des peintures pariétales

Malgré les milliers d’années qui nous séparent de leur réalisation, les peintures, dessins et gravures réalisés dans les grottes ou les abris ont traversé le temps, subissant plus ou moins de dégradations. Selon les milieux et les conditions d’altération des parois rocheuses, des graphies sont invisibilisées et des « vides » se créent au sein des compositions, entravant leur étude et leur compréhension.

Ces enjeux sont particulièrement importants pour les sites à peintures pariétales schématiques principalement documentés sur l’arc nord-méditerranéen, et probablement jusqu’à l’Europe de l’Est. Il s’agit principalement d’abris sous-roche (150 sites aujourd’hui recensés), attribués à la période néolithique mais de façon encore très imprécise en l’absence récurrente de contexte archéologique et de datation directe possible.

Les études en cours dans le cadre de l’ANR SCHEMA portée par C. Defrasne ont pu mettre en évidence (i) d’une part les apports de la lecture croisée et interdisciplinaire des parois à différentes échelles permettant la réalisation de cartographies des différents processus naturels et anthropiques ; (ii) et d’autre part l’apport de la caractérisation de la composition minéralogique des matières (picturales et autres) à la compréhension des parois. L’utilisation de l’imagerie hyperspectrale, non invasive et non destructive, est au cœur du développement méthodologique actuel car elle permet à la fois de rendre visible des peintures invisibles à l’œil nu, mais également, en couplant spectroscopie et imagerie, d’accéder à la nature minéralogique et à la distribution spatiale des constituants de la paroi. Son apport à la cartographie des surfaces rocheuses est donc essentiel.

Malgré ces avancées, la compréhension des processus d’altération de ces parois reste partielle aussi bien en ce qui concerne la nature des concrétions, voiles et dépôts que leur répartition spatiale pour les corréler à des variations de paramètres géomorphologiques, pétrologiques, climatiques, hydriques (ruissellement, infiltration, condensation), microbiologiques, …

Le sujet proposé envisage donc d’appréhender les processus d’altération des parois, à différentes échelles et en milieu calcaire (contexte majoritaire des sites à peintures). Le recours à l’imagerie hyperspectrale combinée à la photogrammétrie permettra de définir leur minéralogie et leur distribution spatiale et, dans une approche intégrative des parois, de les mettre en relation avec les lectures géologiques, géomorphologiques et physico-chimiques des parois pour une compréhension maximale des processus affectant les parois et les graphies anciennes. Cette recherche contribuera ainsi à renseigner la cartographie morphogénique des parois, synthétisant l’ensemble des processus ayant marqué la paroi quelle qu’en soit la nature, tout en s’en nourrissant. Cette cartographie morphogénique fonde également la compréhension de la chronologie relative des parois, de la formation de la paroi aux derniers évènements sub-contemporains.

> Encadrants : Patrick Launeau & Anne Gaudin

> Financement : Contrat Doctoral Nantes Université (sur concours)

> Candidature jusqu’à 06/05/2026 : https://amethis.doctorat.org/amethis-client/prd/consulter/offre/3348

Sujet 2 : Étude à grande échelle des taches sombres saisonnières sur Mars : implications potentielles pour le climat régional

Seasonal ice processes are major drivers of present-day surface activities on Mars. Each year, about one third of the atmospheric CO₂, the main component of the Martian atmosphere, condenses onto the high latitude surfaces to form seasonal ice cap deposits. In spring, sublimation of CO₂ ice deposits coincides with widespread surface changes and enhanced dust transport. Among the most striking features are millions of transient dark spots, covering vast areas of Mars, observed in the form of darker albedo blotches and fan-shaped deposits, typically tens of meters in size.

To date, their formation is best explained by the Kieffer model which propose that solar radiation penetrates the seasonal translucent CO₂ slab ice, heating the substrate and triggering basal sublimation. The build-up pressure would eventually cause ruptures in the slab, releasing gas and dragging dust to the surface and potentially into the atmosphere.

Despite their ubiquity, key questions remain regarding their formation environment and mechanisms and interaction with dust. Due to their large number, the area they cover and their transient nature, no (or partial) comprehensive mapping and characterisation of the dark spots has been performed so far, which prevents us from fully understanding their characteristics. Dark spots develop in diverse environments with different substrates, pressure-temperature conditions, dust content and seasonal ice properties, yet they are absent from some regions with seasonal CO₂, suggesting that specific conditions are necessary for their formation, but not clearly established yet. Finally, dust is known to strongly influences Martian climate, ice properties and stability, and surface albedo. The contribution of the dark spot process to the dust budget, influence for the atmosphere and the feedback on the seasonal processes are not constrained.

> Encadrant.es : Susan Conway, Clémence Herny, Tanguy Bertrand

> Financement : Contrat Doctoral Nantes Université (sur concours)

> Candidature jusqu’à 30/04/2026 : https://amethis.doctorat.org/amethis-client/prd/consulter/offre/3310

Sujet 3 : Évaluation de l’impact des différents processus de déformation crustale sur l’activité potentielle des failles et l’aléa sismique en France hexagonale par une approche de modélisation numérique

L’objectif de ce projet de thèse est d’étudier les causes de la tectonique active et de la sismicité dans les zones continentales stables, et plus particulièrement en France hexagonale. La France hexagonale est située en contexte de très faible déformation, loin des frontières de plaques et du cadre classique de la tectonique des plaques. Plusieurs processus de déformation de la croûte continentale ont été avancés pour expliquer la sismicité et les indices tectoniques observés sur le terrain. Il n’existe toutefois pas de consensus sur leur importance relative ou l’existence d’un mécanisme dominant (p.ex., Craig et al., 2016 ; Mazzotti et al., 2000 ; Damon et al., 2023 ; Grosset et al., 2023). Pour aborder cette problématique, cette thèse comprendra deux parties principales :
• la modélisation numérique des contraintes crustales associées aux différents mécanismes considérés ;
• une analyse statistique de l’impact de ces contraintes sur les failles, reconnues potentiellement actives ou non, et de la cohérence des déformations prédites avec les mécanismes aux foyers des séismes.

La première partie du projet correspond à l’utilisation de modèles mécaniques numériques pour calculer les contraintes crustales dues à quatre mécanismes principaux : la tectonique des plaques en champ lointain (p.ex., « ridge push » Atlantique, …), l’énergie potentielle gravitaire (topographie et structure lithosphérique), l’ajustement isostatique glaciaire quaternaire (glaciations fennoscandiennes et alpines), et l’érosion / sédimentation quaternaire. Dans la seconde partie du projet, les contraintes crustales prédites par ces modèles seront appliquées sur des bases de données nationales de mécanismes aux foyers et de failles pour tester statistiquement si les processus en question, individuellement ou combinés entre eux, tendent à favoriser ou inhiber les séismes et l’activité des failles dans les régions étudiées (Alpes, Pyrénées, Massif armoricain, Nord-est, …)

> Encadrant : Stéphane Mazotti

> Financement : 1/2 Contrat Doctoral Nantes Université (sur concours) + 1/2 financement déjà acquis

> Candidature jusqu’à 04/05/2026 : https://amethis.doctorat.org/amethis-client/prd/consulter/offre/3059

Sujet 4 : Géomorphologie quantitative des interactions tectonique/érosion en domaine continental stable : application au Nord-Ouest de la France

La caractérisation de failles actives en domaine continental stable, c’est à dire loin des frontières de plaques, est une question cruciale en sciences de la Terre. Les faibles taux de déformation ne permettent pas d’observer de forts séismes rompant la surface sur des périodes de temps rapprochées, rendant difficile l’observation morphologique du tracé des failles en surface ainsi que la compréhension des mécanismes à l’origine des séismes. Le nord-ouest de la France a été principalement structuré lors de l’orogène cadomien mais surtout hercynien, qui ont induit la création de grandes zones de cisaillements crustaux. Ces cisaillements ont rejoué lors des phases extensives (rifting, ouverture océan Atlantique et golfe de Gascogne) et compressives (e.g. orogènes pyrénéen et alpin) au cours du Mésozoique et Cénozoique. A l’heure actuelle, cette région est considérée comme une région continentale stable avec une sismicité faible à modérée (un Ml < 3 environ tous les 3 jours). Cependant certains évènements majeurs (i.e. Ml > 4-5) sont survenus par le passé, réactivant des zones de failles anciennes connues (Bouin, 1799 ; Hennebont, 2002) ou méconnues (Layon 2019 ; La Laigne 2023). Depuis plusieurs années maintenant, l’imagerie haute résolution (e.g., 50 cm /pixel) comme le LiDAR, disponible sur quasiment l’ensemble du territoire à l’horizon 2026-2027 (IGN), a considérablement augmenté notre capacité à détecter des signaux ténus associés aux failles et d’analyser la morphologie fine potentiellement affectée par de la déformation récente.

Les objectifs de cette thèse seront ainsi de :

Réaliser une analyse morphométrique des reliefs et rivières à proximité de failles supposées actives. L’utilisation d’outils d’analyse numérique (python, TopoToolbox) visera à mieux distinguer les déformations tectoniques récentes de faible intensité, des autres processus pouvant affecter la forme du paysage (eustatisme, érosion, sédimentation), un enjeu majeur en domaine continental stable. L’étude exploratoire et novatrice de ses interactions complexes se fera via l’analyse cartographique des escarpements de failles, des tailles des bassins versants, de carte de pentes, d’index chi, de la géologie quaternaire, etc. Le projet de thèse pourra s’appuyer sur de nouvelles métriques, issues de modèles hydrauliques des bassins-versants étudiés, permettant de décrire les morphologies de ces objets à haute-résolution.
Comparer les résultats obtenus à proximité des failles avec d’autres indicateurs de déformation tectonique à l’échelle régionale. En particulier, le doctorant pourra se servir des résultats récents de notre groupe, notamment sur l’activité sismique instrumentale et les évidences historiques et archéologiques d’occurrence de séisme régionalement importants (ANR FASIRé ; PI : C. Perrin), des taux d’érosion long-terme déterminés dans la région Bretagne, et de l’orientation et taux de déformation tectoniques estimés (ANR Eroseis ; PI : S. Mazzotti).

Par la suite et selon l’affinité de la/du candidat.e. :

Des analyses sur le terrain pourront être menées localement pour mieux contraindre dans le temps les processus tectonique/érosion/sédimentation vus sur les données d’imagerie (e.g., tranchée paléosismologique, observation de séismites dans des carottes de sédiments Pléistocène du marais de Brière ou du lac de Grand Lieu).

L’exploration de la compréhension des interactions tectonique-érosion-sédimentation en domaine continental stable pourront être développés via des modélisations numériques, à l’échelle locale ou régionale.

> Encadrants : Stéphane Mazzotti, Clément Perrin, Philippe Steer, Stéphane Pochat

> Financement : ANR (acquis)

> Candidature jusqu’à 12/05/2026 : https://amethis.doctorat.org/amethis-client/prd/consulter/offre/3059

Sujet 5 : Reconstitution de l’histoire de l’érosion des Kasei Valles sur Mars : méga-inondations ou méga-glaciers ?

Cette thèse aura pour objectif de caractériser la contribution des coulées glaciaires à l’érosion ainsi qu’aux traces géologiques et géomorphologiques observées dans les Kasei Valles sur Mars. Le candidat retenu évaluera la compatibilité des traces géologiques présentes dans le canyon avec celles d’une coulée glaciaire, et réalisera une analyse complète du relief ainsi qu’une reconstruction glaciodynamique d’une ancienne coulée glaciaire potentielle dans les Kasei Valles. Plus précisément, les objectifs du projet sont les suivants : (1) Tester l’hypothèse selon laquelle un courant glaciaire existait dans les Kasei Valles à l’aide d’arguments géomorphologiques. (2) Reconstituer la chronologie des événements d’écoulement dans Kasei Valles. (3) Caractériser le début, la fin et l’évolution de ce courant. (4) Établir des comparaisons pertinentes avec des analogues terrestres.

> Encadrantes : Susan Conway & Anna Grau Galofré

> Financement : ERC Icefloods

> Candidature jusqu’à 13/04/2026 : https://emploi.cnrs.fr/Offres/Doctorant/UMR6112-ANNGRA-005/Default.aspx

Sujet 6 : Approche expérimentale sur les mécanismes d’incorporation du sélénium dans les verres aluminoborosilicatés: Application à l’immobilisation des radioisotopes 79Se

Le sélénium 79 est un sous-produit de l’activité des centrales nucléaires. Bien que produit en faible quantité, il représente une sérieuse problématique environnementale du fait de sa longue demi-vie (0.28 Ma), de sa forte mobilité dans l’environnement et sa forte volatilité sous haute-température qui ne permet pas l’utilisation d’un protocole standard de vitrification pour une immobilisation durable.

Dans le cadre du projet ADAM&EVE, nous proposons un protocole expérimental utilisant des conditions de haute-pression afin de contourner le problème lié à la volatilité du Se et de permettre une incorporation accrue au sein de la matrice vitreuse. Actuellement, le comportement du Se dans les matrices vitreuses est presque inconnu. Il existe une seule étude qui étudie l’environnement local du Se à des concentrations extrêmement faibles dans des verres nucléaires. Des tests préliminaires effectués montrent que nous sommes en mesure de produire des matrices avec des concentrations en Se bien plus conséquentes. Dans ces conditions, le comportement du Se est inconnu.

Au cours de ce travail de thèse, dans un premier temps, nous synthétiserons des matrices vitreuses en conditions variables de pression (0.25-1.5 GPa) et pour des compositions variables allant des plus polymérisées aux plus dépolymérisées afin de déterminer une formulation de matrice la plus adéquate pour immobiliser le sélénium. Ensuite, nous testerons différentes formes de sélénium allant du métal Se à une forme plus oxydée (SeO2). Les matériaux ainsi produits seront caractérisés par spectroscopie XPS afin de déterminer la spéciation du Se. Nous projetons d’obtenir un accès à un rayonnement synchrotron pour des expériences par absorption des rayons X qui sera complémentaire de cette méthode et enfin nous prévoyons de faire des analyses par RMN en enrichissant nos échantillons en 77Se.

Dans un deuxième temps de la thèse, nous caractériserons les matrices produites par RMN dans le but de déterminer l’impact de l’incorporation du Se sur la structure vitreuse. Il est à noter que nous avons une forte expertise dans ce domaine et notamment sur l’impact de la pression sur les structures vitreuses. Nous serons en mesure d’avoir une vision plus pointue sur l’impact du Se et en l’occurrence sur la durabilité chimique des matrices produites. Cette approche passe par l’analyse des changements d’environnement locaux pour les cations formant la charpente (ex : B, Al et Si) et aussi les anions associés (ex : les différents types d’oxygènes présents dans la structure).

Pour terminer, nous nous concentrerons sur l’évolution des propriétés physiques des matériaux avec en particulier, l’impact du sélénium sur la résistance mécanique des matrices qui est un paramètre important dans le cadre de l’immobilisation pérenne de matrices de stockage de déchets nucléaires. Il sera intéressant à ce stade de relier nos observations à l’échelle atomique avec l’analyse des propriétés macroscopiques.

L’ensemble de ces résultats contribuera à notre compréhension fondamentale du comportement du sélénium incorporé dans les matrices vitreuses pour envisager un futur protocole expérimental d’immobilisation du 79Se qui soit industriellement faisable.

> Encadrants : Yann Morizet (LPG), Michael Paris (IMN Jean Rouxel), Dimitri Deneele (IMN Jean

Rouxel)

> Financement : Projet CNRS Miti Adam & Eve

> Candidature jusqu’à 22/04/2026 : https://emploi.cnrs.fr/Offres/Doctorant/UMR6112-YANMOR-001/Default.aspx