Nouveaux outils Bio-MEMS pour la biominéralisation des foraminifères benthiques : des cellules artificielles aux applications en ingénierie environnementale // New Bio-MEMS tools for benthic foraminiferal biomineralization: from artificial cells to enviro

La biominéralisation chez les foraminifères, organismes unicellulaires marins à coquille de calcite, est un élément crucial du cycle du carbone et une archive précieuse des conditions océaniques passées. Cependant, les mécanismes moléculaires à l'origine de ce phénomène restent largement méconnus. Ce projet de thèse international et interdisciplinaire à la frontière entre l'écologie marine, les bioMEMS et la biologie synthétique vise à élucider ces processus et à les appliquer en sciences environnementales. La première étape consiste à d'améliorer notre compréhension des processus impliqués dans la précipitation de la coquille calcaire. Le projet examine ensuite comment les changements de paramètres physico-chimiques de l'environnement contraignent l'activité de précipitation face aux afin d'améliorer notre compréhension du processus de biominéralisation chez les foraminifères benthiques. Ces 2 premières étapes permettent ensuite d'isoler et recréer in-vitro les voies de biosynthèse de calcite au sein de nouveaux micro-actuateurs bio-inspirés : les cellules artificielles (ArC). Ces ArC seront produites grâce à la conception concomitante de nouveaux dispositifs microfluidiques sur-mesure. Afin d‘ouvrir la voie au développement d'indicateurs de pollution basés sur les métaux lourds, ce projet de thèse visera aussi à mieux quantifier l'incorporation dans le test des éléments dissous dans l'eau, par exemple les éléments traces métalliques. Fort de ce module calcifiant, les ArC seront employées en ingénierie environnementale comme la dépollution d'eau, offrant une solution innovante de bioremédiation à faible impact environnemental. Enfin, ce projet s'appuiera sur des collaborations japonaises et européennes qui serviront de socle pour le travail de thèse dans ce champ de recherche exploratoire.
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Biomineralization in foraminifera—marine unicellular organisms with calcite shells—is a key component of the carbon cycle and a valuable archive of past ocean conditions. However, the molecular mechanisms underlying this process remain largely unknown. This international and interdisciplinary PhD project, at the interface of marine ecology, BioMEMS, and synthetic biology, aims to elucidate these processes and apply them to environmental sciences.
The first step is to improve our understanding of the processes involved in shell calcification. The project will then examine how changes in environmental physico-chemical parameters constrain precipitation activity, in order to better understand biomineralization in benthic foraminifera. These first two steps will subsequently enable the isolation and in vitro reconstruction of calcite biosynthesis pathways within new bio-inspired micro-actuators: artificial cells (ArCs). These ArCs will be produced through the concurrent design of custom microfluidic devices.
To pave the way for the development of pollution indicators based on heavy metals, the project will also aim to better quantify the incorporation of dissolved elements—such as trace metals—into the shell. Building on this calcifying module, ArCs will then be used in environmental engineering applications such as water depollution, offering an innovative, low-impact bioremediation solution. Finally, this project will rely on Japanese and European collaborations that will provide a strong foundation for this exploratory research field.
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Début de la thèse : 01/10/2026
WEB : https://log.cnrs.fr/component/content/article/nouveaux-outils-bio-mems-pour-la-biomineralisation-des-foraminiferes-benthiques-des-cellules-artificielles-aux-applications-en-ingenierie-environnementale

Financement d'une collectivité locale ou territoriale

Université de Lille

104 Sciences de la Matière du Rayonnement et de l'Environnement

- benthic ecology - biology - experimental skills - biotechnology - good level of english
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