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Ecole doctorale des sciences de la Terre de l’IPGP, n° 109 Unité de recherche IPGP Equipe Minéralogie Localisation : Paris Directeur de thèse : François Guyot, co-directeur de thèse : Purificación Lopez-Garcia et Karim Benzerara francois.guyot@impmc.jussieu.fr http://www.ipgp.jussieu.fr/pages/1611.php; http://www.ese.u-psud.fr/microbiologie/ « GÉOMICROBIOLOGIE DES STROMATOLITES ACTUELS COMME MODÈLES DES STROMATOLITES FOSSILES ARCHÉENS» Les stromatolites ont dominé la biosphère de notre planète pendant la plupart de son histoire et sont ainsi potentiellement les meilleurs témoins des premières traces de vie sur Terre. Pourtant, les mécanismes de précipitation et le rôle précis des microorganismes dans leur formation restent mal compris et très discutés. La méconnaissance des processus géomicrobiologiques impliqués dans leur formation limite ainsi fortement les interprétations qui peuvent être faites sur les premières étapes de la vie à la surface de la Terre. Aujourd'hui, les stromatolites sont restreints à quelques régions marines, notamment la Baie des Requins (Australie), mais surtout à quelques environnements lacustres alcalins qui ont été très peu étudiés jusqu’ici. Pourtant, les conditions physico-chimiques qui règnent dans ces derniers pourraient être plus proches de celles qui prévalaient dans l'océan Archéen, notamment en termes d’alcalinité. L’objectif de la thèse proposée est de réaliser une caractérisation poussée des composants ...
Publié le : vendredi 23 septembre 2011
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Ecole doctorale des sciences de la Terre de l’IPGP, n° 109
Unité de recherche IPGP
Equipe Minéralogie
Localisation : Paris
Directeur de thèse : François Guyot, co-directeur de thèse : Purificación Lopez-Garcia
et Karim Benzerara
francois.guyot@impmc.jussieu.fr
http://www.ipgp.jussieu.fr/pages/1611.php
;
http://www.ese.u-psud.fr/microbiologie/
« GÉOMICROBIOLOGIE DES STROMATOLITES ACTUELS COMME
MODÈLES DES STROMATOLITES FOSSILES ARCHÉENS»
Les stromatolites ont dominé la biosphère de notre planète pendant la plupart de son
histoire et sont ainsi potentiellement les meilleurs témoins des premières traces de vie sur
Terre. Pourtant, les mécanismes de précipitation et le rôle précis des microorganismes dans
leur formation restent mal compris et très discutés. La méconnaissance des processus
géomicrobiologiques impliqués dans leur formation limite ainsi fortement les interprétations
qui peuvent être faites sur les premières étapes de la vie à la surface de la Terre. Aujourd'hui,
les stromatolites sont restreints à quelques régions marines, notamment la Baie des Requins
(Australie), mais surtout à quelques environnements lacustres alcalins qui ont été très peu
étudiés jusqu’ici. Pourtant, les conditions physico-chimiques qui règnent dans ces derniers
pourraient être plus proches de celles qui prévalaient dans l'océan Archéen, notamment en
termes d’alcalinité.
L’objectif de la thèse proposée est de réaliser une caractérisation poussée des composants
microbiens et minéraux formant des stromatolites contemporains vivant dans le lac alcalin
d'Alchichica (Mexique) et de comprendre leurs relations. Des échantillons ont été prélevés en
Juin 2007, et d’autres missions de terrain sont prévues afin d’étudier les échantillons in situ.
Des morceaux de stromatolites ont été mis en culture dans des aquariums au laboratoire et
permettront des développements originaux permettant d’étudier l’impact des variations des
conditions du milieu sur la genèse des stromatolites. L'étude comportera trois volets
impliquant une interdisciplinarité forte entre sciences de la Terre et biologie :
1) Une analyse fine du stromatolite en utilisant les techniques modernes de la minéralogie
associant notamment micro-spectrométrie Raman, microscopie électronique en transmission
et des études de spectro-microscopie d’absorption des rayons X. Cette dernière méthode, très
récente, utilise le rayonnement synchrotron auquel nous avons plusieurs semaines d’accès
chaque année, et permet de caractériser la chimie du carbone, de l’azote et du calcium à
l’échelle submicrométrique et notamment les transformations associées à la fossilisation de
microorganismes au sein des stromatolites. Grâce à ces études minéralogiques à l’échelle
submicrométrique, il sera possible de comprendre i- le degré de préservation des microfossiles
dans les stromatolites ; ii- la nature des interfaces entre cellules microbiennes et minéraux ;
iii- l’origine géochimique et minéralogique des laminations formant les stromatolites et enfin
iv- l’impact des composants organiques dans la texturation des minéraux dans les
stromatolites.
2) L’analyse moléculaire de la diversité des microorganismes procaryotes (archées et
bactéries) associés aux
stromatolites. Pour cela, des gènes d'ARNr de la petite sous-unité du
2/2
ribosome, caractéristiques des espèces présentes, seront amplifiés par PCR, clonés et
séquencés. Les séquences seront comparées à celles des banques de données et soumises à des
analyses phylogénétiques afin de déterminer leurs voisins les plus proches dans l'arbre du
vivant. La variation des communautés en fonction de la profondeur sera étudiée par des
techniques de
fingerprinting
telle la DGGE (
denaturing gel gradient electrophoresis
). Ces
analyses permettront de mettre au point des sondes spécifiques fluorescentes qui pourront être
utilisés pour localiser les différents types de microorganismes dans les différentes parties des
stromatolites. Enfin, l’étudiant pourra contribuer à une étude métagénomique pionnière sur les
stromatolites d'Alchichica collectés expressément pour cette analyse avec le but d'identifier
les gènes majoritaires impliqués dans des voies métaboliques connues et donc d'identifier les
activités microbiennes importantes dans cet écosystème, particulièrement celles qui pourraient
être impliquées directement ou indirectement dans la
précipitation des carbonates.
3) Entreprendre des études d'évolution temporelle des stromatolites d'Alchichica cultivés
au laboratoire sous des conditions contrôlées afin de pouvoir corréler à terme les paramètres
physico-chimiques avec la diversité microbienne et la minéralogie.
Les données obtenues seront interprétées conjointement pour essayer de reconstruire des
modèles expliquant la précipitation des carbonates et le rôle des microorganismes au sein de
ces structures. De plus, des comparaisons avec des stromatolites archéens pourront être
avancées. Ce travail est soutenu par le financement d’un projet du programme CNRS "Origine
des planètes et de la vie" et une ANR Jeune Chercheur.
Des connaissances générales en sciences de la Terre et/ou en biologie seront appréciées.
Aucune compétence en particulier n’est pré-requise. Seule est requise une ouverture d’esprit
suffisante pour
accepter l’acquisition d’un savoir-faire à la fois en biologie moléculaire et en
minéralogie.
.
Bibliographie
K. Lepot,
K. Benzerara,
G.E. Brown Jr. & P. Philippot
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