Microspectroscopie Raman pour caractériser l’état physiologique de bactéries marines à l’échelle unicel

Sujet de thèse :
Contexte
La caractérisation fonctionnelle des communautés microbiennes marines constitue un enjeu majeur pour mieux comprendre l’état des écosystèmes océaniques. Les approches classiques fondées sur la culture, la qPCR ou le séquençage renseignent la présence de micro-organismes, mais ne décrivent pas leur état physiologique. Or, distinguer les bactéries actives, stressées ou dormantes est essentiel pour interpréter la dynamique des communautés microbiennes dans les environnements marins. Le projet de thèse SEACAM (single-cell optical characterization of marine microorganisms) vise à développer une approche innovante combinant microspectroscopie Raman, marquage isotopique au deutérium, piégeage optique et analyse de données pour caractériser l’activité métabolique de bactéries marines à l’échelle de la cellule unique. Cette approche, non destructive et sans marquage fluorescent, permettra de constituer une banque de signatures spectrales et de développer des modèles de classification capables de relier les spectres Raman à l’état physiologique des bactéries.

Missions
Vous serez accueilli(e) à l’ANSES de Boulogne-sur-Mer, laboratoire de sécurité des aliments. Des déplacements seront à prévoir à Villeneuve-d’Ascq (UMR UMET équipe PIHM) et à Grenoble (CEA, équipes DTIS et SiNaPS). Dans le cadre de la thèse, vous serez en charge de :
- Constituer un référentiel spectral de bactéries marines. Vous travaillerez sur des souches bactériennes issues du milieu marin et conservées dans le souchier de l’Anses. Vous cultiverez ces souches en conditions contrôlées, puis vous les analyserez par microspectroscopie Raman. Vous prétraiterez et annoterez les spectres obtenus, puis vous les intégrerez dans une base de données en vue du développement de modèles d’apprentissage.
- Caractériser l’état physiologique des bactéries par Raman-DIP. Vous appliquerez des conditions de stress représentatives des environnements marins à des bactéries afin d’induire différents états physiologiques. Vous évaluerez les réponses par microbiologie classique, qPCR et analyses Raman couplées au marquage isotopique au deutérium. L’objectif sera d’identifier des signatures spectrales associées à l’état physiologique des micro-organismes.
- Analyser des cellules planctoniques et évaluer les performances des modèles. Vous testerez d’abord l’acquisition de spectres Raman sur des cellules planctoniques piégées optiquement sur microcavités. Vous réaliserez ensuite des analyses en monoculture, puis en coculture, afin d’évaluer les performances du dispositif et la robustesse des modèles. Enfin, vous utiliserez des échantillons environnementaux, notamment des eaux côtières, pour tester la transférabilité et la capacité prédictive des modèles en conditions proches du terrain.

Profil recherché
Ingénieur, Master 2 ou diplôme équivalent avec une formation à dominante physique, instrumentation ou traitement de données appliqué à l
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