Thèse Année : 2025

Redox gradients, microbial biofilms and major biogeochemical cycles in the Critical Zone

Gradients d'oxydo-réduction, biofilms microbiens, et grands cycles biogéochimiques dans la Zone Critique

Résumé

In the Critical Zone, most microorganisms organize themselves into biofilms. These complex structures, in which the diffusion of elements is limited, are still poorly understood. The metabolic activity of microorganisms and the presence of reactive groups in the extracellular matrix make them highly reactive, heterogeneous structures. In addition, the low permeability to organic and inorganic molecules results in the establishment of strong physico-chemical gradients within the biofilm thickness. In this thesis, the aim is to understand the establishment of redox gradients within these structures, in particular by studying the production of extracellular reactive oxygen species by microorganisms, demonstrated by J.Diaz and C.Hansel (Nature, 2013). A high oxidizing or reducing potential of biofilms is highly impactful for sensitive redox species such as metals, especially for Mn, a key element in geosciences that presents a very high redox potential. A better assessment of the impact of microbial biofilms on metal cycles is therefore a crucial challenge in biogeosciences

Dans la Zone Critique, la plupart des microorganismes s’organisent en biofilms. Ces structures complexes dans lesquelles la diffusion d’éléments est limitée, sont encore mal comprises. L‘activité métabolique des microorganismes et la présence de groupes réactifs dans la matrice extracellulaire, en font des structures hétérogènes très réactives. De plus, la faible perméabilité aux molécules organiques et inorganiques a pour conséquence la mise en place de gradients physico-chimiques forts au sein de l’épaisseur du biofilm. Dans cette thèse, l’objectif est de comprendre la mise en place des gradients d’oxydo-réduction au sein de ces structures, en particulier par l’étude de la production d’espèces réactives de l’oxygène extracellulaires par les microorganismes, démontré par J.Diaz et C.Hansel (Nature, 2013). Un fort potentiel oxydant ou réducteur des biofilms est très impactant pour les espèces redox sensibles que sont les métaux, notamment pour Mn, élément clé en géosciences qui présente un potentiel d’oxydo-réduction très élevé. Ainsi, mieux évaluer l’impact que les biofilms microbiens ont sur les cycles des métaux constitue un enjeu crucial en biogéosciences.

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Dates et versions

tel-05017740 , version 1 (02-04-2025)

Identifiants

  • HAL Id : tel-05017740 , version 1

Citer

Valentine Rollot. Redox gradients, microbial biofilms and major biogeochemical cycles in the Critical Zone. Environmental Sciences. Université Paris Cité, 2025. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-05017740⟩
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