STAGE Étude à microéchelle par microscopie confocale à balayage laser des paramètres structuraux et physico-chimiques de biofilms d’Escherichia coli influençant la biominéralisation du manganèse

La biominéralisation est un processus actuellement grandement étudié du fait de l’impact fort qu’elle peut avoir dans des domaines très variés. Dans le cadre de ce projet, c’est la biominéralisation en contexte environnemental, en lien avec le cycle des métaux, qui est étudiée.
En effet, on compte entre 10^6 et 10^10 bactéries par gramme de sol (et entre 10^3 et 10^5 cellules par gramme de roche en profondeur). Les sols et les roches sont donc un compartiment extrêmement réactif où ces cellules microbiennes peuvent interagir avec l’eau, les minéraux et notamment les métaux présents en solution ou dans les phases minérales. Ces bactéries sont présentes sous forme de biofilms qui sont des structures hautement poreuses et riches en eau où les cellules se lient entre elles en sécrétant des EPS (Extracellular polymeric substances). Ces cellules et EPS contiennent en particulier des sites propices à la fixation des cations métalliques qui concourent à la biominéralisation de ces métaux.
Afin de comprendre comment ces biofilms, hétérogènes à toute petite échelle, interagissent en particulier avec ces cations métalliques et comment ils peuvent influencer leur devenir et leur spéciation, il est donc essentiel d’avoir une description à haute résolution spatiale de la structure et des propriétés physico-chimiques des biofilms dans les trois dimensions de l’espace.
Pour ce faire, durant ce stage il est prévu de faire croître des biofilms à l’aide du système de pompe ibidi pour la culture cellulaire sous flux nutritif puis de les caractériser directement en 3D grâce à la microscopie confocale à balayage laser (CLSM). À l’aide de diverses sondes fluorescentes permettant localement de sonder les microenvironnements, les paramètres structuraux tels que la porosité, la localisation des cellules et des EPS seront déterminés, mais aussi des paramètres physico-chimiques tels que le pH, la concentration en espèces réactives de l’oxygène, en lipides, en protéines et en cations comme le manganèse.
Dans un second temps, un cation métallique, le manganèse, élément-clé dans le cycle redox de nombreux autres métaux via la formation de biominéraux d’oxydes de manganèse, sera ajouté afin de regarder l’influence de ces paramètres locaux sur ce manganèse.