CD - Etude de la réactivité des rhizodépôts vis-à-vis du fer et des éléments en traces

Offre de thèse

Date limite de candidature

13-06-2025

Date de début de contrat

01-11-2025

Directeur de thèse

STERCKEMAN Thibault

Encadrement

Doctorant encadré par Pierre Leglize et Thibault Sterckeman, avec l'appui méthodologique et les conseils scientifiques et techniques de l'équipe technique du LSE, des ingénieurs du PASM, des chercheurs des laboratoires collaborant (IJPB, LRGP, LIEC) et du Comité de suivi annuel.

Type de contrat

Concours pour un contrat doctoral

Candidater à cette offre

école doctorale

SIReNa - SCIENCE ET INGENIERIE DES RESSOURCES NATURELLES

équipe

contexte

Les éléments en traces métalliques (ETM) tels que Cd, Cu, Ni, Pb ou Zn sont parmi les principaux polluants des sols. Absorbés par les racines des plantes cultivées, ils peuvent contaminer la chaîne alimentaire et menacer la santé humaine. Le flux d'absorption des ETM par les racines dépend de la spéciation de ceux-ci dans la solution rhizosphérique. En effet, il est généralement admis que seules les formes ioniques libres (M2+) peuvent traverser la membrane cytoplasmique des cellules racinaires par des systèmes de transport plus ou moins spécifiques. Les complexes formés par les ions métalliques avec divers ligands inorganiques et surtout organiques ne sont a priori pas directement internalisés. Ils ne sont cependant pas tous inertes et peuvent se dissocier au voisinage de surface racinaire, fournissant ainsi des ions libres absorbables. Les ligands peuvent provenir de la matière organique du sol, des sécrétions de la microflore et de l'exsudation racinaire. Les exsudats racinaires sont relativement abondants au voisinage des racines mais demeurent méconnus. Les ligands exsudés pour l'acquisition du fer pourraient également interagir avec les ETM. Pour modéliser et prévoir la quantité d'ETM prélevée par une plante, il faut donc connaître les quantités d'ions libres et complexés, ainsi que la capacité des complexes à fournir des ions libres à proximité des racines. Il est donc nécessaire de connaitre la nature du ligand, son flux d'exsudation par la racine, sa constante de stabilité avec le métal considéré et ses vitesses d'association et dissociation.

spécialité

Sciences agronomiques

laboratoire

LSE - Laboratoire Sols et Environnement

Mots clés

rhizodéposition, métabolomique, complexe organométallique

Détail de l'offre

Les éléments en traces métalliques (ETM) tels que Cd, Cu, Ni, Pb ou Zn sont parmi les principaux polluants des sols. Absorbés par les racines des plantes cultivées, ils peuvent contaminer la chaîne alimentaire et menacer la santé humaine. Le flux d'absorption par les racines des ETM dépend de la spéciation de ceux-ci dans la solution rhizosphérique. Pour modéliser et prévoir la quantité d'ETM prélevée par une plante, il faut connaître les quantités d'ions libres et complexés, ainsi que la capacité des complexes à fournir des ions libres à proximité des racines. Les végétaux exsudent des ligands organiques qui pourraient complexer les métaux. L'objectif de la thèse est d'identifier les exsudats racinaires de plantes dicotylédones et leurs facteurs d'exsudation et de caractériser la réactivité de ces exsudats vis-à-vis des ETM et du fer. La caractérisation chimique des exsudats et de leurs facteurs de production sera réalisée par analyse métabolomique dans différentes conditions expérimentales. Les ligands des ETM seront recherchés par analyse métabolomique en présence de métaux et au moyen de la chromatographie d'affinité sur ions métalliques immobilisés (IMAC). La spéciation des ETM en présence d'exsudats racinaires sera caractérisée par des technique électrochimiques (SCP, AGNES). Ces travaux s'appuieront sur les moyens de culture de la plateforme PEPLor et d'analyse (HPLC-MS) du PASM de l'ENSAIA et la collaboration de chercheurs de l'Institut Jean-Pierre Bourgin (analyse métabolomique), du LRGP (IMAC) et du LIEC (analyse électrochimique).

Keywords

rhizodeposition, metabolomics, organometallic complex

Subject details

Trace metals (TMs) such as Cd, Cu, Ni, Pb and Zn are among the main soil pollutants. Absorbed by the roots of cultivated plants, they can contaminate the food chain and threaten human health. The rate at which TMs are absorbed by roots depends on their speciation in the rhizosphere solution. To model and predict the quantity of TMs taken up by a plant, we need to know the quantities of free and complexed ions, as well as the capacity of the complexes to supply free ions near the roots. Plants exude organic ligands that could complex metals. The aim of this thesis is to identify root exudates from dicotyledonous plants and their exudation factors, and to characterise the reactivity of these exudates with respect to TMs and iron. The chemical characterisation of exudates and their production factors will be carried out by metabolomic analysis under different experimental conditions. The ligands of the TMs will be sought by metabolomic analysis in the presence of metals and using immobilised metal ion affinity chromatography (IMAC). The speciation of TMs in the presence of root exudates will be characterised using electrochemical techniques (SCP, AGNES). This work will be based on the PEPLor cultivation platform and analysis resources (HPLC-MS) at ENSAIA's PASM, and the collaboration of researchers from the Institut Jean-Pierre Bourgin (metabolomic analysis), the LRGP (IMAC) and the LIEC (electrochemical analysis).

Profil du candidat

• Master 2 ou diplôme d'ingénieur, parcours chimie, chimie analytique, chimie des substances naturelles.
• Appétence pour les approches expérimentales et les analyses de données.
• Goût pour le travail en équipe et en environnement interdisciplinaire.
• Une première expérience en LC-MS sur des approches en métabolomique non ciblée serait un plus.

Candidate profile

- Master or engineering degree, majoring in chemistry, analytical chemistry, chemistry of natural substances.
- Aptitude for experimental approaches and data analysis.
- A taste for teamwork and working in an interdisciplinary environment.
- Initial experience in LC-MS with non-targeted metabolomics approaches would be an advantage.

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