Modélisation expérimentale de la précipitation des minéraux carbonatés lors de l’activité bactérienne

La minéralisation induite par l’activité microbienne joue un rôle majeur dans le fonctionnement des écosystèmes passés et présents. Cette étude présente les données expérimentales de précipitation de CaCO3 à partir de cultures pures de deux types de bactéries anoxygéniques phototrophes (APB) : Rhodovulum steppens A-20s haloalcaliphile et Rhodovulum sp. S-17-65 neutrophile halophile, ainsi que de cyanobactéries Gloeocapsa sp. . Ces bactéries représentent deux groupes importants d’organismes photosynthétiques depuis les temps les plus anciens jusqu’à nos jours. Dans ce contexte, cette étude a pour objectif principal de caractériser les processus biologiques de précipitation de CaCO3 et d’évaluer l’existence d’un processus métabolique protégeant les bactéries étudiées contre la minéralisation de carbonates sur leur surface. Pour cela, des expériences cinétiques, des mesures de potentiel zeta et d’adsorption de Ca sur la surface des cellules, couplées à des observations par Microscopie Electronique à Balayage (MEB), en Transmission (MET) et des analyses chimiques par émission et diffraction de rayons X (EDX et XRD) ont été menées. Les résultats de cette étude démontrent que les bactéries étudiées prennent une part active dans la précipitation de CaCO3. Les mesures de potentiel zeta suggèrent l’existence d’un mécanisme de protection de la cellule pour les APB étudiées, basé sur le maintien métabolique d’une charge de surface plus positive à pH alcalin, préservant les bactéries actives de l’adsorption de Ca2+ et de la précipitation subséquente de carbonates à leur surface. L’existence d’un tel mécanisme n’est pas confirmée pour Gloeocapsa sp. Ainsi, deux mécanismes différents de nucléation de CaCO3 peuvent être mis en évidence : un premier mettant en jeu une sursaturation non-spécifique pour les bactéries anoxygéniques phototrophes (APB), et un deuxième par nucléation spécifique au niveau de la membrane cellulaire pour les cyanobactéries Gloeocapsa sp.