Description du sujet de thèse

Les éléments traces métalliques/métalloïdes (ETM) sont naturellement présents en quantités variables dans tous les compartiments de l’environnement. En fonction de leur concentration et de leur spéciation chimique, ces ETM peuvent s’avérer toxiques et menacer l’équilibre naturel des écosystèmes. Pour limiter leur dispersion dans les écosystèmes, leur immobilisation par piégeage dans la structure de biominéraux tels que les sulfures de fer, et en particulier la pyrite, apparaît comme une solution avantageuse et éco-compatible. Dans le cadre de l’ANR PYRISOFE, qui s’intéresse à l’enregistrement du signal isotopique du fer lors de la formation de la pyrite en présence d’éléments traces d’intérêt, le projet de thèse de doctorat vise à étudier les mécanismes qui contrôlent la formation de la pyrite par voie microbienne et à enregistrer le signal isotopique du Fe associé. En effet, malgré sa présence dans divers contextes sédimentaires, les processus qui gouvernent la biominéralisation de la pyrite à pH neutre dans des conditions environnementales, en particulier à l’échelle moléculaire, sont encore mal décrits dans la littérature, alors même que ces mécanismes pourraient avoir une forte influence sur la diversité de fractionnement isotopique du fer mesurée dans les archives sédimentaires et les environnements de surface. La thèse sera focalisée dans un premier temps sur la caractérisation et l’utilisation concomitante des activités microbiennes (ferri-réduction, production de sulfures et sulfo-oxydation) conduisant à la biominéralisation de pyrites en présence de métaux/métalloïdes toxiques (e.g. Ni, Cr, Co, As, Sb) par le biais de dispositifs expérimentaux spécifiques développés au laboratoire et dont l’étude préalable a montré le potentiel, et sur la mesure des isotopes du fer des différentes composantes minérales du système en collaboration avec des chercheurs du GET Toulouse (Franck Poitrasson, Romain Guilbaud, Marc Blanchard). Dans un second temps, le travail portera sur l’étude temporelle dans les 3 dimensions de l’espace des relations entre les bactéries, les sulfures de fer et les ETM dans notre système expérimental. La spéciation des éléments et des phases minérales sera étudiée en utilisant la diffraction des rayons X, la microscopie électronique associée à la microanalyse (MEB, Cryo-FIB-MEB et MET-EDXS), ainsi que l’absorption des rayons X et possiblement la tomographie sur dispositif de rayonnement synchrotron. Ces travaux donneront des pistes pour expliquer les modalités d’acquisition du signal isotopique du fer et sa signification en conditions environnementales propices à la formation des sulfures de fer, et permettra également d’envisager des stratégies de bioremédiation éco-compatibles pour limiter la dispersion des ETM dans les milieux contaminés.

Contexte de travail

Le laboratoire IMPMC (http://impmc.sorbonne-universite.fr/fr/equipes.html), Institut de Minéralogie, de Physique des Matériaux et de Cosmochimie) est une unité mixte de recherche entre le CNRS, Sorbonne Université, le Muséum d’Histoire Naturelle (MNHN), et l’Institut de Recherche et de Développement (IRD). Il est situé sur le campus Pierre et Marie Curie. L’unité est un laboratoire comprenant environ 175 personnes, dont 108 permanents, repartis dans des équipes de recherche qui conduisent des recherches pluridisciplinaires dans les domaines de la physique, de la biologie, des géosciences et de la chimie. A l’IMPMC, le/la doctorant-e intégrera l’équipe minéralogie environnementale (http://impmc.sorbonneuniversite.fr/fr/equipes/mineralogie_environnementale.html).

Il/Elle travaillera sous la direction de Georges Ona-Nguema (MCF SU HDR) et Pierre Le Pape (CR CNRS), et aura également une interaction forte avec les autres membres de l’équipe impliqués dans l’ANR PYRISOFE à l’IMPMC. Il/Elle aura accès aux instruments d’analyse du laboratoire.

La partie concernant l’isotopie du fer sera réalisée en collaboration avec les membres de l’ANR PYRISOFE au laboratoire GET (https://www.get.omp.eu/) Géosciences Environnement Toulouse. Le GET est unité mixte de recherche entre le CNRS, l’IRD, l’Université Toulouse 3 et le CNES. L’unité est un laboratoire de recherche pluri- et interdisciplinaire en Sciences de la Terre et de l’Environnement rattaché à l’Observatoire Midi-Pyrénées (OSU OMP), regroupant environ 226 personnes, dont 156 permanents. Au GET, la personne recrutée travaillera sous la co-direction de Franck Poitrasson (DR CNRS) et en collaboration avec Romain Guilbaud (CR CNRS) et Marc Blanchard (DR CNRS) pour la partie concernant l’isotopie du fer.

Contraintes et risques

Déplacements à prévoir à Toulouse pour les campagnes de mesures isotopiques.

Informations complémentaires

Le(la) candidat(e) devra être titulaire d’un Master 2 en géochimie/minéralogie ou chimie de l’environnement avec des connaissances en géomicrobiologie. Une double formation géochimie/microbiologie serait fortement appréciée. L’étude proposée dans ce doctorat fait intervenir des notions de géochimie des solutions, de méthodes de caractérisation minéralogiques, d’analyse de données, et nécessite de bonnes aptitudes de communication orale et écrite (anglais). Nous recherchons en particulier une personne présentant une bonne autonomie, curieuse et avec une forte motivation pour travailler en équipe sur un projet interdisciplinaire. Les candidatures devront comporter un CV, l’adresse d’au moins une personne référente susceptible d’être contactée, une lettre de motivation, un résumé du mémoire de master 2 ainsi que les notes de Master 1 et 2 ou d’école d’ingénieur.

Pour plus d’informations et pour candidater : https://emploi.cnrs.fr/Offres/Doctorant/UMR7590-PIELEP-002/Default.aspx?lang=FR