Doctorat : Description par analyses spectrométriques et spectroscopiques des formes chimiques du nickel

Sujet de thèse :
Le nickel est un métal essentiel pour les plantes, mais devient toxique lorsqu'il est en excès, affectant la
photosynthèse et provoquant des stress génotoxiques et oxydatifs. Les plantes doivent donc réguler finement l’homéostasie du nickel en fonction du nickel disponible dans le sol et de leurs besoins. Les mécanismes impliqués dans la régulation de l’homéostasie du nickel chez les plantes sont encore mal connus. De rares espèces dites hyperaccumulatrices, accumulent des quantités extrêmement importantes de nickel dans leurs feuilles sans montrer de signes de toxicité, et il est aujourd'hui admis que cette propriété résulte d’une exacerbation de mécanismes impliqués dans l’homéostasie du nickel. L'objectif de cette thèse est de progresser dans la compréhension des mécanismes impliqués dans l'homéostasie et l'hyperaccumulation du nickel, notamment en ciblant de nouveaux acteurs (transporteurs, chélateurs, protéines affines). L'approche sera basée sur des techniques analytiques de pointe en spéciation et imagerie des métaux, et le travail sera fait en collaboration avec des équipes de biologistes spécialisées en transcriptomique, métabolomique et métalloprotéomique. Il visera la plante hyperaccumulatrice Noccea caerulescens ainsi que la plante Arabidopsis thaliana qui sera prise pour modèle pour construire un hyperaccumulateur de nickel synthétique par transformation génétique successive afin de surexprimer dans des tissus spécifiques les gènes impliqués dans homéostasie du nickel. Ces connaissances pourront soutenir de développement de phytotechnologies visant à extraire et recycler le nickel présent dans certains sols contaminés et à comprendre de façon plus générale les mécanismes en jeu dans l’accumulation des métaux chez les plantes.
Plus spécifiquement, le travail de thèse reposera sur des techniques analytiques de spectrométrie de masse élémentaire (ICP MS) et moléculaire (LC ESI Orbitrap MS) ainsi que sur des techniques d'imagerie (micro fluorescence X, µXRF), et de spéciation (spectroscopie d'absorption des rayons X, XAS) issues du rayonnement synchrotron.

Certains sols contiennent des teneurs importantes en nickel (Ni) du fait d'une géologie particulière (sols ultramafiques par exemple) ou d'un impact anthropique. Cette contamination pose problème en termes de santé environnementale et de santé humaine. Quelques plantes appelées hyperaccumulatrices, telles que l'espèce Noccaea caerulescens (Brassicacée), tolèrent de fortes concentrations de Ni dans les sols et sont capables d'accumuler des quantités très importantes du métal dans leurs parties aériennes. Bien que connue depuis longtemps, les mécanismes impliqués dans cette hyperaccumulation sont toujours mal compris, et l'on sait aujourd'hui que l'hyperaccumulation au nickel est le résultat d'une exacerbation des mécanismes impliqués dans la régulation homéostasique du métal (Deng et al, 2018 ; Manara et al, 2020 ; Me
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