Contraintes isotopiques sur les effets de la température et de la pression sur la croissance des méthanogènes et la production de CH4

Ifremer :

L’Ifremer est l’institut français de recherche entièrement dédié à la connaissance de l’océan. Par ses recherches scientifiques et technologiques, ses innovations et ses expertises, l’Ifremer contribue à protéger et restaurer l’océan, à gérer durablement les ressources et milieux marins, et à partager des données et informations marines. L’Ifremer s’engage dans des initiatives et programmes scientifiques de portée nationale, européenne et internationale.

https://www.ifremer.fr/

UMR BEEP :

BEEP est une Unité Mixte de Recherche CNRS, Ifremer et UBO. Implantée face au goulet de Brest sur le site exceptionnel du technopole Brest-Iroise, ses moyens sont répartis sur deux campus adjacents : le Centre Ifremer de Brest et l’Institut Universitaire Européen de la Mer (composante mer de l’UBO). Les locaux appartiennent à l’UBO et à l’Ifremer. Les autres moyens, personnel, financement viennent des trois organismes de tutelle.

BEEP est scindé en deux laboratoires :

Laboratoire de Microbiologie des Environnements Extrêmes (LMEE)

Laboratoire Environnement profond (LEP)

La composante Ifremer de l'UMR 6197 BEEP est rattachée à l'Unité de recherche Etudes des Ecosystèmes profonds. La composante IUEM de l'UMR est rattachée à l'IUEM. Les programmes des laboratoires et les moyens dont ils disposent ont fait l’objet de contrats quadriennaux (2004-2007, 2008-2011, 2012-2016) et actuellement d'un contrat quinquennal (2017-2022).

BEEP a des missions de recherche, d’enseignement et de valorisation et conduit notamment , pour le compte des trois tutelles, les programmes de recherche en microbiologie des environnements extrêmes, principalement océaniques. Ces travaux reposent sur la préparation et la réalisation de campagnes océanographiques, en partenariat étroit avec des biologistes, des chimistes et des géochimistes des milieux extrêmes : sources hydrothermales, suintements froids des marges continentales, plancher océanique. Il participe activement aux travaux visant à comprendre comment les microorganismes de ces milieux contribuent au fonctionnement de ces écosystèmes originaux et peuvent assurer l’intégrité de leur matériel génétique. Nous possèdons des compétences et des moyens uniques en France pour les opérations d’échantillonnage, d’analyse et d’exploitation des échantillons microbiologiques. Notre Unité de Recherche bénéficie pour les opérations d'échantillonnage d'un accès régulier, selon la procédure standard de sélection des campagnes, aux moyens nationaux de la flotte océanologique française.

Pour des raisons historiques, les actions de recherche en microbiologie sont réparties sur les deux sites d'implantations: IUEM et Centre Ifremer de Brest. Le LMEE dispose en propre d'une grande partie de l'ensemble des moyens analytiques nécessaires à la réalisation de ses travaux. Il bénéficie également d'un accès aux plateaux ou services techniques communs du département EEP de l'Ifremer (microscope à balayage), de l'UBO et de l'Ifremer (calculateur, spectrométrie de masse, microscopie), et de BiogenOuest (association des plateformes du grand Ouest).

https://www.umr-beep.fr/

La caractérisation des sources et mécanismes de production du méthane (CH₄) est fondamentale la compréhension du cycle du carbone sur Terre. Bien que le méthane puisse être synthétisé de manière abiotique, on estime qu’une part significative du CH₄ produit sur Terre est le produit du métabolisme d’Archaea méthanogènes. Les catabolismes de ces microorganismes peuvent réduire le CO₂ ou utiliser des substrats organiques (tels l’acétate ou composés méthylés) afin de permettre la synthèse de biomasse. Dans les grands fonds marins, les environnements hydrothermaux (i.e. résurgences de fluides chauds et chimiquement distincts de l’eau de mer) sont des habitats pour de nombreuses communautés microbiennes chimio-litho-autotrophes, dont des méthanogènes. Leur contribution au flux de CH₄ – qui dans ce type d’environnement peut également être d’origine abiotique – ainsi que le fonctionnement de ces métabolismes aux conditions extrêmes de pressions et de température sont cependant encore mal contraints.

            L’objectif de ce stage est d’étudier les effets croisés de la température et de la pression sur les métabolismes de la méthanogénèse microbienne, et notamment sur les rendements associés aux voies anabolique et catabolique. Ce travail se basera sur des études de la physiologie de souches de méthanogènes isolés à partir d’habitats hydrothermaux (e.g. M. janaaschi, M. kandleri) dans des enceintes sous pression et température contrôlées. Les bilans énergétiques et bilans de masse sur le carbone seront explorés par la quantification en chromatographie en phase gazeuse des substrats (H₂/CO₂) et produits (CH₄) de la méthanogénèse, ainsi que par la mesure des rapports isotopiques stables du carbone (¹³C/¹²C exprimé sous la forme δ¹³C) des différentes spéciations du carbone en présence. Notons que la mesure des rapports isotopique du carbone sur la molécule de méthane est communément utilisée pour distinguer parmi les différents mécanismes de production du méthane, avec le concept que méthane microbien, abiotique ou thermogénique portent chacun des signatures isotopiques distincts (Whiticar, 1999 ; Etiope et Milkov, 2017). Ce travail expérimental permettra ainsi d’explorer plus finement ces hypothèses dans les conditions physico-chimiques des environnements hydrothermaux marins (haute pression, haute température). L’étudiant(e) en stage bénéficiera des moyens techniques et l’expertise misent à disposition au sein des UMR Geo-Ocean et BEEP.

Encadrement: BEEP, LMEE (Erwan Roussel, Laurent Toffin, Stéphane L’Haridon) ;  Geo-Ocean, CYBER (Thomas Giunta)

• Pour les étudiant(e)s titulaires d’un autre M1 ou d’un diplôme de niveau équivalent, selon cursus, les conditions d’accès sur dossier et un entretien.
• Pour les étudiant(e)s inscrit(e)s dans un master 2 dans une université en France ou à l'étranger.