Offre de thèse entre Toulouse et Rennes : Etude microfluidique des communications bactériennes en milieux poreux

Informations générales

Référence : UMR5502-YOHDAV-009
Lieu de travail : TOULOUSE
Date de publication : jeudi 3 juin 2021
Nom du responsable scientifique : Yohan Davit, Tanguy le Borgne
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2021
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Dans ce projet, nous étudions les couplages entre écoulement et développement de microorganismes en milieux poreux. L’objectif est de comprendre comment les communications bactériennes (quorum-sensing QS) sont influencées par l’écoulement dans une structure poreuse, comme un sol par exemple. Les bactéries communiquent via des molécules de signalisation qui sont produites par les cellules bactériennes, diffusent à travers les différentes phases, sont transportées par l’écoulement et peuvent interagir avec les surfaces solides. Une étude récente [Kim et al., 2016] suggère que les hétérogénéités de l’écoulement peuvent générer une réponse spatialisée du QS avec inactivation proche des zones où l’écoulement est fort.

De plus, l’équipe de Rennes a récemment démontré que les écoulements dans les milieux poreux sont de nature chaotique [Heyman et al. 2020] et l’équipe de Toulouse a développé de nouvelles approches expérimentales et numériques pour étudier ces problèmes [Smith et al. 2017]. Cela ouvre de nouvelles perspectives pour répondre à des questions fondamentales, comme par exemple : Quel est le réseau de communications entre bactéries à travers la structure poreuse ? Est-ce qu’il y a des interactions longue distance et quel est leur rôle ? Existe-t-il de rétroactions fortes entre la structure, l’écoulement et le QS ? En particulier, comment est-ce que la nature chaotique de l’écoulement modifie les communications ?

L’étudiant en thèse utilisera les nouveaux outils expérimentaux et de simulation développés par les deux groupes pour étudier les mécanismes de communication bactérienne en milieux poreux. Le cœur du travail est expérimental et basé sur des approches de microfluidique. On développe actuellement différents types de systèmes microfluidiques, ainsi que des mutants bactériens pour nous permettre de visualiser par fluorescence l’activation du QS. 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.

Nous recherchons un étudiant 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 mécanique des fluides, microfluidique, biophysique, bioingénierie, microbiologie ou écologie microbienne. Une expérience dans la culture bactérienne et en microfluidique est requise.

[Heyman et al. 2020] Stretching and folding sustain microscale chemical gradients in porous media. PNAS
[Dehkharghani et al. 2019] Bacterial scattering in microfluidic crystal flows reveals giant active Taylor–Aris dispersion. PNAS.
[Smith et al. 2017] Cell morphology drives spatial patterning in microbial communities. PNAS
[Kim et al. 2016] Local and Global Consequences of Flow on Bacterial Quorum Sensing. Nat. Microb.

Contexte de travail

Une caractéristique importante de ce travail est qu’il se déroulera sur 2 sites différents. L’étudiant passera la première moitié de sa thèse à Toulouse (Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse) et la deuxième moitié à Rennes (Géoscience Rennes).

Le projet de recherche est basé sur 2 projets européens financés par le le European Research Council (ERC StG BEBOP à Toulouse pour Y. Davit et ERC CoG ReactiveFronts à Rennes pour T. le Borgne). L’objectif de BEBOP est d’utiliser des bactéries dans des structures poreuses pour développer de nouvelles biotechnologies, comme des matériaux de construction qui s’auto-réparent ou des bioréacteurs qui s’auto-nettoient. L’objectif de ReactiveFronts est d’étudier la dynamique des réactions biogéochimiques induites par les phénomènes de mélange dans les sols, et notamment d’explorer les hot spots de réactions chimiques et d’activité microbiologique.

L’équipe à Toulouse inclue 2 autres étudiants en thèse et 2 postdoctorants travaillant sur les biofilms en milieux poreux. L’équipe à Rennes inclue 2 doctorants et 4 postdoctorants.

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
Pour plus d’infos sur les travaux @ Rennes, https://reactivefronts-erc.univ-rennes1.fr/

Pour postuler

Candidater sur le site CNRS emploi.