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Offre de thèse (H/F) : Contrôle du colmatage d'un micro-bioréacteur poreux par des biofilms bactériens.

Cette offre est disponible dans les langues suivantes :
Français - Anglais

Date Limite Candidature : mercredi 10 mars 2021

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Informations générales

Référence : UMR5502-YOHDAV-008
Lieu de travail : TOULOUSE
Date de publication : mercredi 17 février 2021
Nom du responsable scientifique : Yohan Davit et Pascal Swider
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 septembre 2021
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Lorsque des bactéries se développent sur une surface solide, elles produisent une matrice polymérique extracellulaire, formant ainsi un biofilm. La croissance de biofilm dans des structures poreuses, comme par exemple dans les sols, peut colmater certains pores et induire une augmentation de la perte de charge. Dans cette thèse, la question qui nous intéresse est de savoir si on peut contrôler le colmatage et la perméabilité d'une structure poreuse colonisée par un biofilm ? Développer de nouvelles stratégies pour maîtriser la croissance bactérienne et mettre en place les éléments d'une théorie du contrôle pour les biofilms en milieux poreux trouverait de nombreuses applications en ingénierie, en bioremédiation des sols par exemple, ou pour développer de nouvelles classes de matériaux auto-réparant. Cela suppose également de comprendre les mécanismes fondamentaux de croissance et de développement des bactéries dans des milieux poreux.

Pour étudier ce problème, on a développé une approche de tomographie à rayons X qui nous permet d'imager la distribution tridimensionnelle du biofilm dans des structures poreuses. Nous avons également créé une technologie de micro-bioréacteur imprimé en 3D qui peut être utilisé pour étudier à la fois la croissance de bactéries dans des structures poreuses et la réponse du système en perméabilité. On cherche à caractériser la perte de charge et à la contrôler, notamment en modifiant les conditions d'alimentation hydrodynamiques, en nutriments ou en température ; en introduisant des prédateurs ou des biocides ; et en altérant les communications entre bactéries.

L'objectif de ce travail de thèse est de développer un micro-bioréacteur de démonstration dont on peut contrôler précisément et de manière réversible la perméabilité. On se basera sur la technologie existante d'impression 3D (collaboration avec le LAAS CNRS), qu'il faudra adapter pour permettre le contrôle. L'étudiant travaillera dans un laboratoire de niveau de sécurité biologique 2 (L2), manipulera des microorganismes comme Pseudomonas aeruginosa PAO1 ou Staphylococcus aureus, et participera activement aux discussions au sein de l'équipe et avec nos collègues microbiologistes.

Je cherche quelqu'un de très motivé et qui sera pleinement investi dans un projet multidisciplinaire à l'interface entre physique, mécanique des fluides et microbiologie. Le cursus des candidats pourra être en ingénierie chimique, ingénierie des procédés, mécanique des fluides, microfluidique, biophysique, bioingénierie, microbiologie ou écologie microbienne. Le travail peut être adapté, dans une certaine mesure, aux intérêts du candidat.

Contexte de travail

Ce poste fait partie d'un projet européen (BEBOP, 2019-2024) financé par l'ERC. Dans ce projet, on cherche à mieux comprendre comment l'écoulement, les phénomènes de transport et des communautés bactériennes de type biofilms interagissent au sein de structures connectées et hétérogènes. On combine microfluidique et impression 3D de micro-bioréacteurs poreux ; imagerie par fluorescence et rayons X ; simulations numériques haut-performance qui associent CFD, modélisation cellulaire et approches de type réseaux de pores. L'équipe inclue 3 autres étudiants en thèse et 3 postdoctorants travaillant sur les biofilms en milieux poreux.

Le laboratoire de recherche est l'Institut de Mécanique des Fluides (Allée Camille Soula, 31400 Toulouse, France), qui est associé à la fois au CNRS et à l'Université de Toulouse. Le laboratoire emploie environ 65 chercheurs, 35 techniciens et ingénieurs, 80 thésards et 20 postdoctorants.

Nous disposons d'un espace de niveau de sécurité biologique 2 (NSB2) qui est situé dans le bâtiment Pierre Paul Riquet au CHU de Purpan. Cet espace, dénommé BioPorousLab, nous permet de regrouper des outils de microbiologie, de microscopie et de biophysique. Il est équipé de l'ensemble des équipements de base pour la microbiologie (PSM, eau ultra-pure, autoclave, centrifugeuse, -80°C…), une boîte à gants (Jacomex), des systèmes de microscopie (microscope inversé Nikon Ti2-E, à zoom ZEISS Axiozoom.V16, et droit LEICA) et des caméras spécifiques pour la fluorescence ou rapides (PCO edge, PCO Dimax).

Contraintes et risques

- Travailler dans un laboratoire de Niveau Sécurité Biologique 2 (L2) avec des protocoles contraignants
- Manipuler des microorganismes pathogènes
- Travailler avec des sources lumineuses, incluant des lasers

Informations complémentaires

Pour plus d'infos sur les travaux @ Toulouse, http://yohan-davit.com

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