Soutenance de thèse de MANGIN Camille
Titre de thèse
Biominéralisation intracellulaire de phases carbonatées par les bactéries magnétotactiques du lac Pavin
Intracellular biomineralization of carbonate phases by magnetotactic bacteria from Lake Pavin
Résumé de la thèse
De nombreuses espèces minérales sont produites par les êtres vivants. Cependant, la diversité des minéraux et celle des microorganismes qui les biominéralisent sont encore mal connues, tout comme les mécanismes moléculaires et géochimiques qui en sont à l'origine. Récemment, l'étude des sédiments et de la colonne d'eau du lac Pavin (Massif central, France) a révélé un groupe de bactéries capables de biominéraliser des cristaux ferrimagnétiques et des carbonates de calcium amorphes intracellulaires (iACC) dans des conditions environnementales défavorables à leur formation. Alors qu'elle a longtemps été limitée à des groupes de Cyanobacteria et de Gammaproteobacteria, la carbonatogenèse intracellulaire est alors apparue bien plus répandue que ce que l'on croyait. Une caractérisation plus approfondie des populations magnétotactiques formant des iACC (iACCMTB) a été donc été réalisée pour en déterminer la diversité spécifique et fonctionnelle, mais également pour comprendre les conditions environnementales de formation des iACC. Des études utilisant une combinaison d'approches de microbiologie environnementale, de génomique, de microscopie et de minéralogie sur des cellules triées par micromanipulation ont révélé de nouveaux groupes d'iACCMTB au sein des Pseudomonadota et Thermodesulfobacteriota formant des biominéraux de composition, structure et organisation variées. L'association des carbonates à différents métaux alcalino-terreux montre leur incorporation sélective en fonction des taxa et/ ou niches. De plus, la reconstruction des réseaux métaboliques suggère différentes voies de fixation du CO2 à l'origine du carbone dans les carbonates et n'exclue pas un lien avec la dégradation des composés en C1 pour les Alphaproteobacteria. Ces travaux soutiennent que la carbonatogénèse intracellulaire a évolué de manière convergente et soulève des questions sur ses connections avec le cycle du C et du CH4, notamment dans les lacs chimiquement stratifiés.
Thesis resume
Many mineral species are produced by living beings. However, the diversity of minerals and that of the biomineralizing microorganisms are still poorly understood, together with the molecular and geochemical mechanisms associated with. A recent study of the sediments and water column of Lake Pavin (Massif Central, France) has revealed a group of bacteria capable of biomineralizing intracellular ferrimagnetic crystals and intracellular amorphous calcium carbonates (iACC) under unfavorable environmental conditions to their formation. While it had long been restricted to groups of Cyanobacteria and Gammaproteobacteria, intracellular carbonatogenesis now appeared much more widespread than previously thought. A more in-depth characterization of magnetotactic iACC-forming populations (iACCMTB) was therefore carried out to determine their specific and functional diversity, but also to understand the environmental conditions of iACC formation. Several studies using a combination of environmental microbiology, genomics, microscopy and mineralogy approaches on micromanipulation-sorted cells have revealed new MTB groups within Pseudomonadota and Thermodesulfobacteriota forming carbonate phases of varied composition, structure and organization. The association of carbonates with different alkaline earth metals shows their selective incorporation according to taxa and/or niches. Furthermore, the reconstruction of metabolic networks suggests different CO2 fixation pathways at the origin of carbon in carbonates, and does not exclude a link with the degradation of C1 compounds for Alphaproteobacteria. This work supports the convergent evolution of intracellular carbonatogenesis and raises questions about its connections with the C and CH4 cycle, particularly in chemically stratified lakes.