Thèse soutenue

Rôle des biofilms bactériens sur le devenir des nanoparticules manufacturées dans les sols

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Auteur / Autrice : Morgane Desmau
Direction : Marc BenedettiAlexandre Gelabert
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Sciences de l'univers. Géochimie
Date : Soutenance le 19/12/2018
Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la terre et de l'environnement et physique de l'univers (Paris ; 2014-....)
Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019)
Laboratoire : UMR-Institut de physique du globe de Paris (2005-....)
Jury : Président / Présidente : Marie Boye
Examinateurs / Examinatrices : Marc Benedetti, Alexandre Gelabert, Marie Boye, Géraldine Sarret, Christian Mustin, Florence Gazeau, Mélanie Davranche
Rapporteurs / Rapporteuses : Géraldine Sarret, Christian Mustin

Résumé

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Depuis 20 ans, les nanoparticules manufacturées (NPs) sont de plus en plus incorporées dans de nombreux produits de la vie courante (peinture, crème solaire). L’augmentation de leur production et de leur utilisation favorise la dissémination de ces objets nanométriques dans l’environnement et entraînent d’importantes inquiétudes quant à leur impact sur les écosystèmes. Les NPs sont notamment susceptibles de s’accumuler dans les sols où elles seront exposées à une interface hautement réactive. Cette dernière est constituée de biofilms bactériens à la surface des minéraux et est à même de contrôler leur devenir et leur transformation (dissolution, agrégation…). Durant cette thèse, je me suis intéressée à la distribution des NPs à l’interface, aux transformations qu’elles peuvent y subir et aux paramètres physico-chimiques qui contrôlent leur comportement. Pour répondre à ces problématiques, j’ai travaillé avec une interface, constitué d’un biofilm de Shewanella oneidensis MR-1 ayant poussé à la surface d’un cristal d’alumine (-Al2O3 (1-102)), exposée à des NPs d’argent et des Quantum Dots. La distribution et la stabilité des NPs à l’interface ont été étudiées principalement à l’aide des techniques des ondes stationnaires de rayons X et de la spectroscopie d’absorption en incidence rasante. Ce travail de thèse a permis de montrer que la distribution des NPs à l’interface est principalement contrôlée par la surface minérale, mais que le biofilm est capable de ralentir cette migration dépendamment de la taille des NPs, de leur état d’agrégation, de leur charge de surface et du type d’enrobage ((in)organique, hydrophobe). La migration des NPs dans l’épaisseur du biofilm favorise leurs transformations, et notamment la dissolution. Cette dissolution est en partie contrôlée par les microenvironnements présents dans l’épaisseur du biofilm et par la présence de groupements thiols à la surface des bactéries, et des EPS, ainsi que dans des molécules sécrétées par les bactéries pour se protéger.