Missions

Les cyanobactéries sont des organismes photosynthétiques d'importance environnementale qui utilisent l'énergie solaire pour capturer le CO₂ atmosphérique, constituant ainsi une énorme biomasse. De plus, en formant du carbonate de calcium amorphe intracellulaire (iACC), certaines espèces accumulent de très grandes quantités intracellulaires de calcium et de carbone.
Malgré leur importance, nos connaissances sur les mécanismes de biominéralisation impliqués, la fonction des iACC restent très partielles, de même que la manière dont les cellules peuvent maintenir le carbonate de calcium dans une phase amorphe stable. Une hypothèse est que la structure et/ou la chimie des ACC et leur potentiel contenu organique pourraient contribuer à leur stabilité.
Dans le cadre de ce travail de postdoctorat, des approches de spectro-microscopie électronique et de diffraction électronique quantitative seront développées afin d’étudier les iACC et leur potentiel contenu organique à l'échelle nanométrique.

Activités

La personne recrutée travaillera sur des modèles synthétiques d'ACC, qui serviront à établir des protocoles, à fournir des références pour les analyses TEM, mais aussi à évaluer le rôle des macromolécules telles que les protéines (dont une protéine impliquée dans la formation des iACC) sur la morphologie, la stabilité de ces phases. Des analyses par spectroscopie de perte d'énergie des électrons (EELS) seront menées à une échelle plus locale à partir des seuils L₂,₃ du Ca, afin d'obtenir des informations structurales sur les ACC. La spectroscopie EELS sera également utilisée pour détecter et localiser les molécules organiques aux seuils C-K et O-K. Des informations supplémentaires sur la nature de ces espèces chimiques pourront également être obtenues grâce à la spectroscopie EELS vibrationnelle dans la plage de 100 à 200 meV (800 - 1800 cm⁻¹). La possible présence d'eau dans les iACC sera évaluée grâce à la présence d'une signature forte autour de 450 meV due au mode d'étirement OH. Ce type d’analyses sera mené sur des particules d’iACC extraites. Des analyses par fonction de distribution des paires aux rayons X (X-PDF) et en microscopie électronique en transmission (e-PDF) seront réalisées sur des ACC synthétisés de manière abiotique avec et sans protéines, afin de voir l'influence de ces dernières sur la structure des ACC. Ces analyses PDF seront également effectuées sur des iACC extraits pour une comparaison structurelle avec les ACC.

Compétences

La candidate ou le candidat doit être titulaire d’un doctorat en physique ou de chimie physique, en lien avec le domaine des sciences de la matière. Un intérêt marqué pour le travail expérimental, ainsi qu'une aptitude démontrée dans ce domaine, sont indispensables. La personne recherchée devra également posséder une ou plusieurs des compétences suivantes :
- spectroscopie de pertes d’énergie des électrons à haute résolution spectrale
- analyse des matériaux
- traitement de données hyperspectrales
- Diffraction / diffusion des rayons X

Contexte de travail

Le travail s’effectuera dans le contexte du projet ANR Cyanoman (2025-2029) associant différents laboratoires (PCC Curie, IMPMC, I2BC) et dont la porteuse scientifique IMPMC est Isabelle Callebaut (DR CNRS). Le stage sera effectué sous la supervision de Nicolas Menguy (PR SU) et Karim Benzerara (DR CNRS). Les travaux de recherche s’effectueront principalement à l’IMPMC mais des déplacements liés aux expériences de microscopie électronique sur des plateformes situées en France ou à l’étranger sont à prévoir.
L’Institut de Minéralogie, de Physique des Matériaux et de Cosmochimie est une unité mixte de recherche de Sorbonne Université, du CNRS et du Muséum National d’Histoire Naturelle située en partie sur le campus Pierre et Marie, 4 place Jussieu à Paris 5ème.
La personne sélectionnée bénéficiera d'une grande liberté académique, aura la responsabilité des expériences de microscopie électronique et des traitements numériques des données hyperspectrales ou des observations diffraction électronique (possiblement en STEM-4D), contribuant à la caractérisation multi-échelle de la structure des carbonates de calcium amorphes biominéralisés ou synthétiques.

Contraintes et risques

Plusieurs séjours, pris en charge financièrement par le projet, sont à prévoir dans des laboratoires disposant de microscopes électroniques avancés dédiés à la spectroscopie EELS à haute résolution spectrale ou à la diffraction électronique quantitative.