Thèse de François Mathon | INSTITUT DE PHYSIQUE DU GLOBE DE PARIS

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Géochimie des isotopes stables

  Thèse de François Mathon

Signatures chimique et isotopique des bactéries magnétotactiques
Encadrant (et co-encadrant) : 
Christopher Lefèvre
Résumé: 

Les bactéries magnétotactiques (MTB) sont des microorganismes d’une grande diversité retrouvées dans de nombreux taxons procaryotes. Outre les études phylogénétiques, la géologie suggère une date d’apparition très ancienne, aux alentours de 3 Ga. Les MTB possèdent des organites intracellulaires appelés magnétosomes qui contiennent des nanocristaux de magnétite (Fe3O4) ou de greigite (Fe3S4), leur permettant de s’orienter dans le champ magnétique terrestre. Présentes dans tous les milieux d’eau douce ou salée, elles sont anaérobes ou tolérantes à l’oxygène. Les prélèvements environnementaux montrent une abondance de MTB aux interfaces RedOx tels que les interfaces eau-sédiment, voire des limites naturelles comme les chemoclines des lacs méromictiques1. Le lac Pavin est un exemple de ce type d’environnement dans lequel une grande quantité de MTB de la famille des Magnetococcaceae sont rencontrées dans sa colonne d’eau, au niveau de l’oxycline.
Etudier les MTB est un challenge qui permet de mieux comprendre les mécanismes de biominéralisation et de développer des applications médicales par l’utilisation de leurs nanocristaux notamment lors des traitements anti-tumoraux. Le but de ma thèse est d’analyser la composition chimique et isotopique des magnétites biosynthétisées afin d’en faire un potentiel traceur biologique des MTB et d’en préciser les mécanismes de formation. Suite à la découverte d’un premier fractionnement indépendant de la masse (MIF) sur le 57Fe des magnétites chez Magnetospirillum magneticum (Amor et al, Science 2016), il s’agit de reconduire l’expérience sur une autre souche, Magnetovibrio blakemorei, qui biominéralise des magnétosomes de morphologie différente et de l’étendre ensuite au milieu naturel, à partir des souches récoltées dans le lac Pavin. Dans ce but, des méthodes de prospection et de piégeage basées sur les tactismes2 chimique et magnétique des MTB et des méthodes de culture de ces microorganismes sont développés afin d’obtenir des biomasses de bactéries et de magnétosomes en quantité suffisante pour permettre les analyses isotopiques par MC-ICPMS, ainsi que les analyses élémentaires par ICP-MS.

 

1Méromictique : se dit d’un lac stratifié dont la partie supérieure, le mixolimnion, est brassée régulièrement et contient de l’oxygène tandis que la partie située en dessous d’une chemocline et appelée le monimolimnion est caractérisée par des conditions anoxiques.
2Tactisme : mouvement orienté d’une cellule sous l’impact de facteurs environnementaux