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Karim Benzerara

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Works: 30 works in 40 publications in 2 languages and 323 library holdings
Roles: Author, Other, Thesis advisor, htt, Opponent, Publishing director
Publication Timeline
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Most widely held works by Karim Benzerara
Intracellular biomineralization in bacteria by Karim Benzerara( )

4 editions published in 2014 in Undetermined and English and held by 155 WorldCat member libraries worldwide

Bacteria can sequester metals and other ions intracellularly in various forms ranging from poorly ordered deposits to well- ordered mineral crystals. Magnetotactic bacteria provide one example of such intracellular deposits. They synthesize intracellular magnetic minerals of magnetite (Fe3O4) and/or greigite (Fe3S4) magnetosomes which are generally less than 150 nm and organized into one or multiple chain structures. The magnetosome chain(s) act like a compass needle to facilitate the navigation of magnetotactic bacteria by using the Earth's magnetic field. Due to their ubiquitous distribution in aquatic and sedimentary environments, magnetotactic bacteria play important roles in global iron cycling. Other intracellular mineral phases have been evidenced in bacteria such as As2S3, CaCO3, CdS, Se(0) or various metal phosphates which may play as well a significant role in the geochemical cycle of these elements. However, in contrast to magnetotactic bacteria, the biological and environmental function of these particles remains a matter of debate. In recent years, such intracellularly biomineralizaing bacteria have become an attractive model system for investigating the molecular mechanisms of organelle-like structure formation in prokaryotic cells. The geological significance of intracellular biomineralization is important; spectacular examples are fossil magnetosomes that may significantly contribute to the bulk magnetization of sediments and act as potential archives of paleoenvironmental changes. In addition, intracellular mineral deposits formed by bacteria have potentially versatile applications in biotechnological and biomedical fields. After more than four decades of research, the knowledge on intracellularly biomineralizing bacteria has greatly improved. The aim of this Research Topic is to highlight recent advances in our understanding of intracellular biomineralization by bacteria. Magnetotactic bacteria are a system of choice for that topic but other intracellularly biomineralizing bacteria may bring a unique perspective on that process. Research papers, reviews, perspectives, and opinion papers on (i) the diversity and ecology of intracellularly biomineralizing bacteria, (ii) the molecular mechanisms of intracellular biomineralization, (iii) the chemo- and magneto-taxis behaviors of magnetotactic bacteria, (iv) the involvement of intracellularly biomineralizing bacteria in local or global biogeochemical cycling, (v) the paleoenvironmental reconstructions and paleomagnetic signals based on fossil magnetosomes, (vi) and the applications of intracellular minerals in biomaterial and biotechnology were welcomed
Quand la vie fabrique les roches by Patrick De Wever( )

5 editions published between 2016 and 2021 in French and held by 128 WorldCat member libraries worldwide

Le monde vivant est souvent opposé au monde minéral. Cette distinction est beaucoup plus délicate, dès que l'on s'éloigne de ce qui apparaît de prime abord à notre échelle temporelle et spatiale. En effet, le monde minéral influe sur le monde vivant, il s'agit presque d'une évidence. Ce qui est moins immédiat est de considérer que beaucoup de roches sont fabriquées par la vie. Ce dernier aspect est l'objet de ce petit livre que nous avons voulu accessible à un large public
Chrysolcolla Redefined as Spertiniite( )

1 edition published in 2006 in English and held by 6 WorldCat member libraries worldwide

XAFS and {mu}-XAFS spectra were collected at the Cu K-edge for seven chrysocolla samples (Peru, USA, and Congo). The results suggest that the local structure around Cu is similar to that in Cu(OH){sub 2} (spertiniite). Cu-L{sub 3} STXM imaging and spectroscopy confirm that the chrysocolla samples examined here consist of mesoscopic Cu(II)-rich domains surrounded by Si-rich domains (in agreement with results from infra-red spectroscopy). Hence, we suggest that chrysocolla, which is generally considered to be orthorhombic with composition (Cu, Al){sub 2}H{sub 2}Si{sub 2}O{sub 5}(OH){sub 4} {center_dot} nH{sub 2}O, is in actually a mesoscopic assemblage composed dominantly of spertiniite (Cu(OH){sub 2}), water and amorphous silica (SiO{sub 2})
Quantification of the ferric/ferrous iron ratio in silicates by scanning transmission X-ray microscopy at the Fe L2,3 edges by Franck Bourdelle( )

1 edition published in 2013 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Ectosymbiotic bacteria at the origin of magnetoreception in a marine protist by Caroline L Monteil( )

1 edition published in 2019 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Metasomatism and graphite formation at a lithological interface in Malaspina (Alpine Corsica, France) by Matthieu E Galvez( )

1 edition published in 2013 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Géomicrobiologie de la météorite de Tataouine by Karim Benzerara( Book )

2 editions published in 2002 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Biominéralisation bactérienne des phosphates de calcium et de fer actuels et anciens by Julie Cosmidis( Book )

2 editions published between 2013 and 2015 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Le but de cette thèse est de préciser les mécanismes de formation bactérienne des phosphates de Ca et de Fe et les traces laissées par ce processus dans l'enregistrement géologique. Des outils ont été développés pour la caractérisation à l'échelle sub-micrométrique des phosphates de Ca grâce au STXM aux seuils L2,3- du Ca, L2,3- du P et K du C, avec des applications à l'étude des (bio-)minéraux phosphatés. Une étude expérimentale utilisant des souches d'Escherichia coli surexprimant la phosphatase alcaline PHO A a montré que la quantité de PHO A produite par les cellules est le principal facteur contrôlant la biominéralisation de phosphates de Ca. La phase minérale formée, une hydroxyapatite déficiente en Ca, a été caractérisée exhaustivement. Les textures minérales en association aves les bactéries ont été décrites, et l'évolution chimique de la solution au cours de la minéralisation modélisée. La formation actuelle de phosphates de Fe dans la colonne d'eau du lac Pavin a été associée à des activités bactériennes. L'oxydation du Fe2+ par des bactéries ferroxydantes en présence de fortes concentrations en phosphate inorganique (Pi) induit la précipitation de phosphates de Fe(II)-Fe(III) sous la redoxcline. Des bactéries accumulatrices de polyphosphates pourraient aussi être impliquées dans ce processus de phosphatogenèse.La caractérisation a l'échelle nanométrique de microfossiles dans une phosphorite récente de la marge péruvienne et un coprolite phosphaté du Paléocène du Maroc (-60 Ma) ont mis en évidence, par comparaison avec des études expérimentales, des traces texturales et chimiques laissées par des bactéries calcificantes dans ces roches
Géomicrobiologie des microbialites du lac Alcalin d'Alchichica (Mexique) by Estelle Couradeau( Book )

2 editions published in 2012 in French and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Stromatolites are organosedimentary structures resulting from the activity of microbes. Fossil stromatolites are considered to be among the oldest traces of life on Earth. Although stromatolites dominate thé Precambrian geological record, the abiotic and biological processes leading to their formation are still poorly understood. The main objective of this work was to study the formation of modem microbialites in order to better constrain the interprétation of the fossil ones. We studied living microbialites from the alkaline Lake Alchichica in Mexico. The first part of this work has been devoted to the description of Alchichica microbialites including mineral phases and the associated microbial diversity. Results obtained allowed us to build a hypothetical model of metabolic-geochemical reactions leading to carbonate précipitation or dissolution in Alchichica microbialites. In a second chapter, we described the early stages of fossilization of cyanobacterial colonies belonging to the order Pleurocapsales within aragonite. This study opens new perspectives in the research of calcified cyanobacteria in ancient rocks. The third part reports the discovery of a cyanobacterium capable of performing controlled intracellular biomineralization. This strain, that we tentatively called Candidatus Gloeomargarita lithophora belongs to the basal cyanobacterial order of the Gloeobacterales and forms intracellular inclusions of amorphous Ba-Sr-Ca-Mg carbonates. The discovery of this new pattern of biomineralization in cyanobacteria opens new perspectives for the interprétation of ancient fossil record
Micro- and nano-textural evidence of Ti(-Ca-Fe) mobility during fluid-rock interactions in carbonaceous lawsonite-bearing rocks from New Zealand by Matthieu E Galvez( )

1 edition published in 2012 in English and held by 2 WorldCat member libraries worldwide

Relation entre structure, réactivité et interactions cellulaires de nanotubes inorganiques : cas des imogolites by Astrid Avellan( )

1 edition published in 2015 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Only a few studies of (eco)toxicology linked the physico-chemical properties of nanoparticles to the toxicity mechanisms or the stress they induce. Moreover, no clear conclusions can be drawn at present because of the variability of nanoparticles used in studies. The present study used the inorganic Ge-imogolite nanotubes as a model compound. The toxic effects of length, number of walls, structural defects, and chemical composition were assessed towards the soil bacteria Pseudomonas brassicacearum. Several mechanisms modulating the toxicity of Ge-imogolite were then identified. Indeed, reactive sites at the tube ends induce a slight toxicity via a strong cell interaction and the generation of reactive oxygen species. Creating vacant sites on the surface of Ge-imogolite (ant thus increasing the number of reactive sites), appears to cause a deficiency of nutrients in the culture media correlated with a higher degradation of the tubes, leading to a high bacterial growth decrease. Finally, structural iron incorporation into Ge-imogolite transforms them into an iron source, being degraded and becoming growth promoters. In this work, the new tools capacities for the study of nanomaterials/cells interaction have been studied
Characterization of Ca-phosphate biological materials by scanning transmission X-ray microscopy (STXM) at the Ca L2, 3-, P L2, 3- and C K-edges( )

1 edition published in 2015 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Graphical abstract: Abstract: Several naturally occurring biological materials, including bones and teeth, pathological calcifications, microbial mineral deposits formed in marine phosphogenesis areas, as well as bio-inspired cements used for bone and tooth repair are composed of Ca-phosphates. These materials are usually identified and characterized using bulk-scale analytical tools such as X-ray diffraction, Fourier transform infrared spectroscopy or nuclear magnetic resonance. However, there is a need for imaging techniques that provide information on the spatial distribution and chemical composition of the Ca-phosphate phases at the micrometer- and nanometer scales. Such analyses provide insightful indications on how the materials may have formed, e.g. through transient precursor phases that eventually remain spatially separated from the mature phase. Here, we present scanning transmission X-ray microscopy (STXM) analyses of Ca-phosphate reference compounds, showing the feasibility of fingerprinting Ca-phosphate-based materials. We calibrate methods to determine important parameters of Ca-phosphate phases, such as their Ca/P ratio and carbonate content at the ∼25 nm scale, using X-ray absorption near-edge spectra at the C K-, Ca L2, 3 - and P L2, 3 -edges. As an illustrative case study, we also perform STXM analyses on hydroxyapatite precipitates formed in a dense fibrillar collagen matrix. This study paves the way for future research on Ca-phosphate biomineralization processes down to the scale of a few tens of nanometers
Étude de la biominéralisation de carbonates intracellulaires et de silicates de magnésium hydratés dans des environnements lacustres alcalins by Alexis De Wever( )

1 edition published in 2019 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Les stromatolites sont des roches organo-sédimentaires laminées composées de carbonates de Ca et/ou Mg mais également de silicates de Mg dans certains cas. Les processus impliqués dans leur formation restent encore mal compris. L'objectif central de cette thèse est de mieux comprendre les processus géochimiques et géomicrobiologiques permettant de favoriser ou au contraire de défavoriser la formation des carbonates et silicates de magnésium dans les environnements lacustres alcalins mexicains. Deux axes principaux ont été développés. Le premier axe s'est focalisé sur les analyses de souches formant des carbonates de calcium amorphes (ACC) intracellulaire (ACC+) ou non. Une grande diversité de souches de cyanobactéries a été analysée pour leur capacité à incorporer le Ca. De plus, l'impact des alcalino-terreux sur la croissance de certaines de ces souches a été déterminé. A partir de cette étude, nous avons mis en évidence que les souches de cyanobactérie ACC+ incorporent plus de Ca que les autres et qu'elles le stockent principalement dans les inclusions d'ACC et dans les polyphosphates (polyP). De plus, nous avons déterminé que les souches ACC+ ont relativement plus besoin de Ca pour leur croissance et certaines d'entre elles sont capables de substituer le Ca par du Sr et Ba. Nous proposons que les inclusions d'ACC 1) peuvent servir de ballasts, 2) peuvent tamponner le pH intracellulaire et équilibrer la formation d'hydroxyde par conversion de HCO3 en CO2 lors de la fixation du carbone et 3) alternativement, ils peuvent servir de forme de stockage de carbone inorganique disponible pour les cellules sur des périodes limitées en C. De plus, les polyP pourraient être impliqués dans le stockage de Ca. Plus largement, les cyanobactéries ACC+ pourraient favoriser la dissolution de carbonate de Ca et par extension celle des stromatolites. Le second axe s'est intéressé à l'étude de la formation de silicates de magnésium dans les sédiments et mésocosmes analogues de 3 lacs alcalins mexicains mais également par des expériences de biominéralisation. Les analyses minéralogiques et chimiques des silicates de magnésium ont été couplées aux caractérisations géochimiques des solutions. L'étude des sédiments a montré la formation de deux smectites, l'une pauvre et l'autre riche en Al et également de smectite ferrugineuse ou sans forte teneur en Fe. Plusieurs interprétations ont été proposées quant à leur formation : 1) la dissolution conjointe d'hydromagnésite et des frustules de silice biogénique, 2) elle est héritée de la colonne d'eau, 3) est liée à l'altération des feldspaths dans les sédiments et 4) à la biominéralisation dans la colonne d'eau. Il a également été montré qu'une souche de cyanobactéries est capable d'induire la précipitation de silicates de magnésium en milieu non tamponné. Dans les mésocosme des lacs alcalins, la formation de silicate de Mg serait directement liée à la composition minéralogique des microbialites, et possiblement des diatomées permettant l'apport de Si dans la solution et localement dans le biofilm, et est biologiquement influencée par les EPS des communautés microbiennes
Bioalteration de verres basaltiques modèles : impact des sidérophores et rôle du fer by Anne Pérez( )

1 edition published in 2015 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

The alteration of ocean basalts partly controls the composition of seawater and of the oceanic crust which in turn influences the Earth's mantle geochemistry and may also have a significant impact on Earth's climate over a geological timescale. Regarding the existence of an extensive subsurface biosphere within the basaltic basement of the uppermost oceanic crust, the weathering of basaltic glass is now considered as a bacterial mediated process. However, the diversity and complexity of the involved mechanisms interfere with the quantification of the impact of microorganisms. This work was conducted to determine and quantify the influence of organic ligands produced by the cells, and notably siderophores on the alteration processes. Simplified experimental systems were designed to gradually mimic natural environments. Fe(III)-, Fe(II)-bearing, and Fe-free synthetic basaltic glasses were prepared and submitted to dissolution experiments at 25 C and near neutral pH conditions in (1) abiotic conditions (pure siderophore solutions and sterile bacterial medium), (2) in the presence of the bacterial strain Pseudomonas aeruginosa but isolated from the bacterial suspension by dialysis bags and (3) directly in contact with the strain. In parallel, solid analysis were conducted and LA-ICP-MS analysis protocols were notably developped. Dissolution kinetics and stoichiometry were determined by measuring elemental concentrations in solutions by ICP-OES. In abiotic conditions, the siderophore-promoted dissolution of the glass network appears to be driven by the complexation and the preferential extraction of iron (respectively aluminium for no-Fe bearing glasses). Reciprocally, in biotic systems, the siderophore production is stimulated when (1) no direct interaction between the glass and bacteria is possible, (2) the system is Fe-defficient, (3) toxic metals (e.g. aluminium) are nevertheless present and (4) iron is only available under its reduced form. In addition to the promotion of hydrolysis rates of the silicate network by siderophores, biofilms forming at the glass surfaces were shown to have a positive impact on the dissolution kinetics. These results show the specific affinity of the strain for basaltic glasses and the central role of iron under its oxidized or reduced form in the dissolution mechanisms
Origines de la vie : les nouveaux scénarios : dossier( )

1 edition published in 2011 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Greigite et magnétite : les déterminants environnementaux et génétiques contrôlant la biominéralisation chez les bactéries magnétotactiques by Elodie Descamps( )

1 edition published in 2018 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Les bactéries magnétotactiques représentent un groupe d'une grande diversité écologique et phylogénétique. Elles sont capables de biominéraliser des nanocristaux de magnétite [un oxyde de fer (Fe(II)Fe(III)2O4)] ou de greigite [un sulfure de fer (Fe(II)Fe(III)2S4)] dans leurs magnétosomes, organites alignés en chaînes permettant la navigation le long des lignes de champ magnétique terrestre. Jusqu'à récemment, seules des souches produisant de la magnétite étaient disponibles en culture pure, conduisant à des études sur les mécanismes de biominéralisation de cet oxyde de fer. En 2011, une nouvelle bactérie capable de former de la magnétite et de la greigite, Desulfamplus magnetovallimortis souche BW-1, a été cultivée avec succès en laboratoire. Dans cette thèse, nous proposons d'utiliser une approche intégrée et multidisciplinaire pour comprendre les mécanismes de biominéralisation de la greigite en utilisant comme modèle d'étude la souche BW-1. Nous avons donc cherché à déterminer les conditions environnementales et biologiques favorisant la formation de la magnétite et de la greigite. Ces travaux ont également conduit à la caractérisation physiologique et phylogénétique de BW-1. Puis, l'utilisation d'approches globales et ciblées de transcriptomique ont permis d'évaluer le taux d'expression des gènes impliqués dans la formation des magnétosomes (magnétite vs. greigite) dans diverses conditions de croissance. Une approche de protéomique a permis d'apporter des informations supplémentaires à cette étude. Ces résultats ont permis de progresser dans la compréhension fondamentale de la biominéralisation in vivo, en particulier pour des bactéries formant de la greigite
Structures et processus de minéralisation et de diagenèse des tapis microbiens actuels en domaines hypersalins continental et marin by Aurélie Pace( )

1 edition published in 2016 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Les microbialithes sont des dépôts organosédimentaires benthiques résultant de la minéralisation et de la lithification de tapis microbiens, et dont les plus anciennes formes, se développant il y a 3.4 Ga, constituèrent les premiers écosystèmes terrestres. Ils forment alors une archive sédimentaire unique incluant des périodes clés de l'histoire géologique. Ce travail de thèse se propose d'analyser et de comparer les processus et produits de minéralisation dans les tapis microbiens actuels de deux environnements contrastés : un exemple de lac intracontinental hypersalin, le Grand Lac salé (GSL) aux USA ; une lagune hypersaline à alimentation marine, à Cayo Coco (Cuba) (CCLN). Le devenir des minéraux au cours de la diagenèse précoce, ainsi que leur potentiel d'enregistrement de biosignatures seront particulièrement analysés. Cette thèse se focalisera spécialement sur l'influence de trois facteurs majeurs contrôlant la minéralogie et la fabrique des microbialithes : (i) le rôle de la chimie du milieu (ii) le rôle des métabolismes microbiens (le moteur de l'alcalinité) ; (iii) le rôle de la production et de la dégradation des matrices organiques extracellulaires (EOM). Les deux cas d'études démontrent un rôle prépondérant de la production d'EOM par les cyanobactéries et leur dégradation par les bactéries hétérotrophes dans la minéralisation : (1) Dans les deux systèmes, la première phase minérale a précipiter sur les EOM alvéolaires est une phase riche en magnésium et en silicium. Ce type de minéraux nécessite des pH>8.6-8.7 pour cristalliser. (2) Une autre observation commune est que les carbonates cristallisent souvent dans des zones de forte activité des bactéries sulfato-réductrices (SRB). Notre hypothèse est que les SRB dégradent les EOM, libérant des cations (Mg2+ et Ca2+) disponibles pour la cristallisation des carbonates. Dans les tapis du CCLN et contrairement au GSL, nos résultats démontrent une forte activité de photosynthèse anoxygénique par les bactéries pourpres sulfureuses (PSB). La limite entre la zone oxique et la zone anoxique est caractérisée par un pH maximum et coïncide avec la formation d'une lamine de carbonates. Deux différences majeures sont observées entre les paragenèses du GSL et du CCLN : (1) le locus initial de la précipitation des carbonates. Dans le GSL, l'aragonite précipite dans les cyanobactéries, perminéralise leur paroi et enfin la matrice organique. Pour Cuba, une calcite magnésienne péloïdale précipite sur les EOM puis rempli les bactéries ; (2) la minéralogie et l'évolution des carbonates lors de la diagenèse précoce. Les microbialithes du GSL montrent une aragonite partiellement dissoute et une dolomite venant se développer à sa périphérie. Au CCLN, de l'aragonite se développe en surcroissance des peloïdes de HMC précédemment formés. Les différences minéralogiques des carbonates entre les deux systèmes pourraient s'expliquer par un changement du rapport Mg/Ca. Les résultats pourront être utilisés afin de mieux interpréter les conditions paléoenvironnementales et les processus microbiens en jeu dans des microbialithes de registres fossiles analogues
Pétrologie et géochimie de matériaux carbonés et des minéralisations associées en zone de subduction by Matthieu Galvez( )

1 edition published in 2011 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

Le carbone est un élément essentiel à la surface de la Terre. Il entre aussi bien dans la composition de certains minéraux (carbonates) que dans les molécules du vivant. Les roches métamorphiques contiennent également des matériaux carbonés (MC) dont l'origine peut être variée. Les MC sous forme solide (matériaux carbonés partiellement ou parfaitement graphitisés) jouent un rôle majeur dans l'évolution pétrologique et géochimique d'une roche enfouie en zone de subduction. Si notre connaissance des MC métamorphiques a largement progressée ces dernières années sur la base d'études naturalistes, expérimentales ou théoriques, il reste de nombreuses questions par exemple autour de la détermination des sources des MC dans les roches métamorphiques. Le rôle des minéralisations en tant que facteur de préservation des MC d'origine biologique (biogénique) est encore mal compris. Nous avons étudié des échantillons naturels (formation Marybank, Nouvelle Zélande) métamorphisés dans le facies schiste bleu et contenant des fossiles végétaux graphitisés et montrant une remarquable préservation morphologique. Nous dressons ainsi un inventaire des processus minéralogiques et chimiques ayant contribué à préserver, ou oblitérer, certaines informations portées par le matériau biologique originel, et plus généralement par le fossile. Pour ce faire, nous avons employé des techniques de caractérisation minéralogiques et géochimiques à haute résolution spatiale des MC fossiles et des minéraux. Nous montrons ainsi que la remarquable préservation morphologique s'accompagne d'une recristallisation avancée de la minéralogie et des MC constituant le fossile. Nous mettons aussi en évidence la présence spectaculaire de nanoparticules de TiO2 dans les MC des fossiles et nous discutons des mécanismes possibles de formation de ces minéralisations exceptionnelles.Il existe des mécanismes complexes, abiotiques, fortement liés aux interactions fluide-roche et permettant la formation de MC graphitiques dans les roches métamorphiques. Ces processus rendent complexe l'étude et l'interprétation des MC dans les roches. Toutefois, ils révèlent le rôle majeur des fluides et des assemblages minéraux dans la dynamique métamorphique du carbone. Nous avons réalisé l'étude détaillée d'un contact entre des serpentinites et des métasédiments (Malaspina, Corse Alpine) au niveau duquel les métasédiments sont décarbonatés. A cause des conditions réductrices imposées par les serpentinites sous-jacentes, le carbone inorganique ainsi libéré précipite sous forme de graphite. Nous employons des méthodes géochimiques, minéralogiques et pétrologiques complémentaires qui permettent de distinguer différentes catégories de matériaux carbonés dans ces roches, mais aussi de proposer un scénario bien contraint de formation abiotique du graphite. Cette étude permet alors de discuter du rôle des gradients redox sur la dynamique du carbone dans une roche métamorphique. L'ensemble de ces travaux sont autant d'exemples qui soulignent certains aspects encore peu explorés du rôle pétrologique fondamental des MC dans les roches métamorphiques
Life before oxygen : linking phylogenomics and paleogeochemistry to unravel the nature and function of microbiota in the early Archean by Panagiotis Adam( )

1 edition published in 2018 in English and held by 1 WorldCat member library worldwide

Les premières formes de vie sur Terre seraient apparues durant l'Archéen, il y a 4 à 2,5 milliards d'années. Durant cette période, les océans et l'atmosphère étaient anoxiques. Vers la fin de cet éon, la concentration en dioxygène a brusquement augmenté grâce à la photosynthèse, contribuant à la Grande Oxygénation de la Terre. Toutefois, en raison de la rareté des microorganismes fossiles connus, les métabolismes actifs à cette époque restent mal compris. Le fractionnement des isotopes stables du carbone est souvent utilisé comme un critère de biogénicité et pour l'appréciation des voies métaboliques présentes. Ces fractionnements peuvent être le résultat d'au moins six à huit voies de fixation du carbone. Pour étudier l'histoire évolutive des voies de fixation du carbone et de déterminer leur ordre d'émergence, j'ai appliqué une approche phylogénomique sur l'importante diversité microbienne récemment découverte. Le but était d'identifier les voies responsables des signatures isotopiques du carbone datant de l'éon Archéen inférieur (>3,2 milliards d'années). Le premier chapitre constitue une revue récente sur la diversité, l'écologie et l'évolution des Archaea. J'ai construit une phylogénie de référence des Archaea, robuste et incluant un nombre important de nouveaux génomes. Cette phylogénie m'a permis de mettre en évidence de nouveaux clades d'Archaea pour lesquels j'ai proposé des nouveaux noms. De plus, j'ai examiné la distribution des gènes marqueurs classiquement utilisés dans la taxonomie des Archaea. Dans le chapitre 2, j'ai assemblé différents jeux de données pour construire des phylogénies de référence pour les bactéries. Ceci m'a permis de discuter la classification au sein de ce domaine et la position de quelques groupes proches de la racine. Ces phylogénies des Archaea et Bacteria m'ont servi de cadre pour retracer l'évolution des voies de fixation du carbone. J'ai ensuite étudié la voie de Wood-Ljungdahl (WL) qui est considérée comme la forme la plus ancienne de fixation du carbone mais dont les origines restent encore controversées. J'ai assemblé des banques de données locales englobant 6400 génomes et couvrant toute la diversité connue des archées et des bactéries. Ces banques ont été utilisées pour des recherches exhaustives des homologues des enzymes de la branche carbonyle (chapitre 3) et méthyle basée sur la tétrahydrométhanoptérine (H4MPT; chapitre 4) de la voie de WL. Ces analyses m'ont permis d'inférer la présence d'une forme fonctionnelle de la branche carbonyle chez LUCA (Last Universal Common Ancestor). Cette voie a ensuite été héritée verticalement chez les archées et bactéries en gardant la co-localisation de ses gènes, à l'exception de quelques rares transferts intra et inter-domaines. La branche méthyle-H4MPT semble être apparue chez les archées puis transférée aux bactéries chez lesquelles elle serait impliquée dans la syntrophie ou l'assimilation du carbone. A la suite de gains et de pertes de gènes au sein de cette branche, elle a ensuite été successivement adaptée pour la méthylotrophie anaérobie, la détoxification du formaldéhyde, et la méthylotrophie aérobie. Ces résultats indiquant l'origine de la voie de WL à l'Archéen m'ont permis d'interpréter les signatures isotopiques du carbone et d'apporter des éléments sur la composition de l'atmosphère à la fin de cet éon. Enfin, dans le chapitre 5, j'ai étudié l'histoire évolutive des autres voies de fixation du carbone (Calvin-Benson-Bassham, Reductive Hexulose Phosphate, reverse Krebs, 3-hydroxypropionate bicycle, 3-hydroxypropionate/4-hydroxybutyrate, dicarboxylate/4-hydroxybutyrate). Mes résultats préliminaires m'ont permis de discuter la présence possible de ces voies pendant l'Archéen
Processus microbiens de formation des gisements sédimentaires de phosphates actuels by Sara Rivas Lamelo( )

1 edition published in 2017 in French and held by 1 WorldCat member library worldwide

L'objectif de ce travail de thèse a été d'étudier l'impact des activités microbiennes sur la spéciation et les flux de phosphore au sein de la colonne d'eau du lac Pavin. Ce lac ferrugineux et méromictique (stratifié de façon permanente) constitue un modèle d'étude des processus de phosphatogenèse, la transition oxique-anoxique délimitant une zone de précipitation de phases minérales phosphatées. Alors que l'on pensait que cette précipitation résultait de processus abiotiques, la contribution des communautés microbiennes a été récemment évoquée mais son ampleur restait à déterminer.Les travaux présentés dans cette thèse ont permis de révéler une plus forte activité phosphatasique alcaline (APA) au niveau du compartiment supérieur brassé saisonnièrement (mixolimnion). De plus, une corrélation négative entre la concentration en orthophosphates en solution et l'APA a été montrée. Nous avons déterminé le flux et la composition des particules phosphorées sédimentant vers la zone de phosphatogenèse. Nous avons également quantifié par spectrofluorimétrie les inclusions de polyphosphates (poly-P) intracellulaires du mixolimnion et montré qu'elles sont particulièrement abondantes dans le pic de turbidité lié à la biomasse photosynthétique. En outre, l'optimisation d'un protocole de quantification des poly-P nous a permis de déceler plusieurs contraintes associées. Enfin, en utilisant une approche corrélative couplant différentes microscopies, nous avons identifié des bactéries magnétotactiques abondantes à l'interface redox, accumulant des inclusions de soufre et de phosphore (poly-P), et qui pourraient ainsi contribuer significativement aux cycles biogéochimiques de ces éléments
 
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Karim Benzerara onderzoeker

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