Position de doctorat : « Modélisation de l’évolution morphologique de la surface minérale lors de (bio)altération : Implications pour le concept de biosignatures »

Le Centre national de la recherche scientifique est l’une des principales institutions de recherche au monde. Pour répondre aux grands défis d’aujourd’hui et de demain, ses scientifiques explorent la vie, la matière, l’Univers et le fonctionnement de la société humaine. Internationalement reconnu pour l’excellence de ses travaux scientifiques, le CNRS est une référence dans le monde de la recherche et du développement, mais aussi auprès du grand public.
La thèse sera co-encadrée par Damien Daval (ISTerre, Grenoble) et Philippe Ackerer (Institut Terre et Environnement de Strasbourg) et développée en collaboration avec Karim Benzerara (Institut de Minéralogie, de Physique des Matériaux et de Cosmochimie (IMMPC), Paris) . Les travaux de thèse seront réalisés principalement au sein de l’équipe Géochimie de l’ISTerre à Grenoble, avec des séjours réguliers prévus à Strasbourg (plusieurs semaines/an), soutenus financièrement par le projet.
ISTerre est une Unité Mixte de Recherche de l’Université Grenoble Alpes, CNRS, USMB, IRD et Université Gustave Eiffel, située 1381 rue de la Piscine 38400 Saint-Martin d’Hères et sur le campus scientifique du Bourget du Lac.
Il fait partie de l’Observatoire des Sciences de l’Univers de Grenoble (OSUG) et du Pôle de recherche PAGE de l’Université Grenoble Alpes (UGA). Elle compte un effectif d’environ 300 personnes et un budget annuel moyen de 7 millions d’euros.
Il est organisé autour de 9 équipes et services de recherche, l’objectif scientifique étant l’étude physico-chimique de la planète Terre, en s’intéressant notamment aux couplages entre observations d’objets naturels, expérimentation et modélisation des processus complexes associés. ISTerre propose également de solides missions d’observation de la Terre, héberge et entretient des parcs nationaux d’instruments géophysiques et un centre de données.
Vous travaillerez sur un campus dynamique et bénéficierez de nombreux avantages, parmi lesquels l’attractivité du territoire et les avantages sociaux (transports, sports, restauration, culture, vacances, etc.).
Vous bénéficierez d’un grand degré de liberté académique, dirigerez des développements numériques et collaborerez à des expériences fluides-minéraux (micro-organismes), collaborerez à la caractérisation multi-échelle de la rugosité minérale altérée grâce à l’utilisation de l’interférométrie à balayage vertical, de la microscopie à force atomique, et microscopie confocale.

L’Institut des Sciences de la Terre (ISTerre, UMR 5275) recherche une personne créative, qualifiée et motivée pour diriger un projet de thèse interdisciplinaire à l’interface des sciences de la Terre, de la microbiologie et de la physico-chimie.
Définir les empreintes laissées par les micro-organismes à la surface des minéraux altérés lors de la bioaltération semble être un préalable à la recherche de la vie dans les archives géologiques sur Terre et au-delà. De nos jours, la description des changements dans la morphologie de la surface minérale associés à la dissolution des minéraux par voie microbienne se limite au concept trompeur de caractéristiques de gravure ressemblant « en taille, forme et distribution » aux bactéries. Dans le présent projet de thèse, nous proposons de revisiter ce concept en adoptant une perspective de modélisation théorique indépendante. En nous appuyant sur nos développements numériques actuels, nous proposons de simuler l’évolution morphologique d’une surface minérale en utilisant une approche stochastique dans laquelle le détachement d’un atome est proportionné à la probabilité de rompre les liaisons qui le relient à la surface. Des modèles morphologiques distincts peuvent être anticipés lorsque des biomolécules sont impliquées. Pour tester cette hypothèse, les travaux consisteront à (i) développer des codes Monte Carlo cinétiques à l’échelle atomique pour simuler l’hydrolyse de diverses structures minérales ; (ii) effectuer des tests de sensibilité pour explorer l’impact de divers réactifs ; et (iii) définir des descripteurs invariants qui peuvent relier les sorties des simulations aux paramètres d’entrée. Des comparaisons avec des observations existantes de surfaces minérales ayant réagi expérimentalement seront à terme menées pour ouvrir la voie à la définition de biosignatures d’altération minérale sur des bases théoriques, intéressantes pour l’astrobiologie et/ou la détection de la vie sur Terre dans des environnements extrêmes.