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Quand Cristallo rencontre Microbio

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Quand Cristallo rencontre Microbio

Comment le vivant forme-t-il et altère-t-il les minéraux ? Quel est le devenir à l’échelle des temps géologiques du carbone organique formé par le vivant lorsqu’il est enfoui dans les profondeurs de la Terre ? Est-il possible de détecter et d’identifier les traces laissées par le vivant dans les roches anciennes ? Karim Benzerara, directeur de recherche CNRS à l’Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie (IMPMC, CNRS/UPMC/IRD/MNHN) présente les activités de l’équipe de géobiologie de l’IMPMC, qui se situent à l’interface entre sciences de la Terre, biologie et physique de la matière condensée.

 

Faisons un retour en arrière dans le temps. D’un côté, le Français Louis Pasteur (1822-1895), pionnier de la microbiologie et chimiste-cristallographe. De l’autre, l’Allemand Christian Gottfried Ehrenberg (1795-1876), Professeur de médecine à Berlin, et découvreur de bactéries formant des oxydes de fer. À première vue, rien ne prédisposait les deux disciplines à se rencontrer. Et pourtant, plus de 150 ans plus tard, l’équipe de géobiologie de l’IMPMC s’intéresse à la formation de minéraux par les microorganismes en combinant plusieurs approches en microbiologie, génomique et cristallographie, sur le terrain comme en laboratoire.

 

Ces travaux, véritable source d’inspiration technologique, trouvent leur application en médecine avec le traitement de certains calculs rénaux, en sciences de l’environnement avec la bioremédiation utilisée dans la lutte contre certaines formes de pollution. Ou encore, ils fournissent des clés de compréhension de l’enregistrement fossile documentant l’histoire de la vie, l’estimation du rôle du vivant dans les grands cycles géochimiques à la surface de la Terre ou encore l’impact du stockage de CO2 anthropique sur la biosphère profonde.

 

Image de Candidatus Gloeomargarita lithophora. On distingue à l'intérieur de la cyanobactérie les inclusions de carbonates de calcium, magnésium, strontium et baryum. © Karim Benzerara & Stefan Borensztajn

 

Les méthodes et outils

Le rayonnement synchrotron, en particulier l’utilisation de la microscopie des rayons X, offre la possibilité de mesurer et de cartographier le degré d’oxydation du fer et la spéciation du carbone et de caractériser les phases organiques et minérales dans ces systèmes. Les scientifiques étudient également les interactions directes entre nano-minéraux et assemblages protéiques en solution. Les propriétés de ces protéines de stress ubiquitaires et d’une stabilité exceptionnelle sont étudiées depuis longtemps au laboratoire.

 

Qu’est-ce que la biominéralisation ?

Le processus de biominéralisation a façonné la surface de la Terre pendant des milliards d’années en modifiant les cycles globaux des éléments chimiques. Les microorganismes sont partout. Apparus il y a quelque 3,8 milliards d’années, ils catalysent de nombreuses réactions d’oxydo-réduction notamment d’éléments variés.

 

La biominéralisation intéresse donc aussi bien les sciences de la Terre que les sciences des matériaux ou les sciences médicales. Elle constitue un archivage unique en paléoenvironnement, permet une approche innovante du processus de fossilisation de traces du vivant dans les roches, et participe pleinement à l’équilibre du système « Terre ». Ce processus peut-il être envisagé comme une voie efficace de piégeage des polluants inorganiques dans des phases solides relativement stables ? La réponse, on l’espère, dans moins de 3,8 milliards d’années…

 

Pour en savoir plus :

Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie (IMPMC, CNRS/UPMC/IRD/MNHN)Nouvelle fenêtre

 

À voir :

Conférences sur des bactéries :

http://www.youtube.com/watch?v=mxY7imRkNkYNouvelle fenêtre

http://www.youtube.com/watch?v=MsliGwBbqA4Nouvelle fenêtre

 

Conférence sur la microscopie et la géobiologie :

http://www.youtube.com/watch?v=rhofcGI2PTwNouvelle fenêtre

 

Conférences sur les stromatolites :

http://www.youtube.com/watch?v=W_tco4PE_UoNouvelle fenêtre

http://www.youtube.com/watch?v=_Q3PoJZIw8sNouvelle fenêtre

 

Cours sur la fossilisation :

http://www.dailymotion.com/video/xco2g7_karim-benzerara-processus-de-fossil_techNouvelle fenêtre



28/04/14