Elaboration de surfaces d’oxydes de métaux bioactives pour la formation de biofilms marins positifs.

Le biofouling marin, c'est-à-dire l'accumulation d'organismes sur les coques de navires et infrastructures maritimes, a des répercussions écologiques et économiques majeures, car il augmente la consommation de carburant, les émissions et les coûts d'entretien, tout en favorisant les espèces envahissantes qui perturbent les écosystèmes. Ce phénomène débute par l'adsorption de molécules organiques, suivie d’une colonisation microbienne formant des biofilms auxquels se fixent d’autres espèces telles que les algues, moules et balanes.

Les solutions anti-salissures (antifouling) actuelles présentent de nombreux inconvénients. Les revêtements biocides toxiques ont été interdits, et les alternatives restent coûteuses et partiellement efficaces. Une nouvelle stratégie écologique vise à favoriser les micro-organismes bénéfiques formant des « biofilms positifs » inhibant naturellement les espèces nuisibles. Dans le cadre de ce projet, nous souhaitons développer et caractériser des surfaces d'oxydes métalliques bioactives imitant les infrastructures maritimes et attirant les bactéries protectrices. À cette fin, des films minces d'oxydes métalliques seront fonctionnalisés avec des protéines adhésives marines capables de se lier fortement à divers substrats. En contrôlant précisément les propriétés des oxydes et des protéines, nous souhaitons optimiser l'adsorption des protéines et l'adhérence bactérienne. Les interactions entre les surfaces d’oxydes métalliques, les protéines et les bactéries seront étudiées à l’aide de l’imagerie par résonance des plasmons de surface (SPRi) en temps réel et sans marquage.

Ce projet doctoral comprend les tâches suivantes :

- la production et la purification des protéines adhésives recombinantes ;

- l'optimisation de la fabrication de biopuces SPR recouvertes de divers oxydes de métaux ;

- la réalisation d'expériences SPRi visant à étudier (i) les interactions entre différentes surfaces et les protéines, puis (ii) les interactions entre les surfaces fonctionnalisées par ces protéines avec des bactéries marines.

Ce projet sera mené conjointement par les laboratoires LMGP et SyMMES (co-encadrement).

La combinaison des sciences des matériaux, de l’ingénierie des protéines et de la microbiologie permettra d'étudier en détail les interactions entre surfaces d'oxydes métalliques, les protéines et les bactéries marines, afin de mieux comprendre ces phénomènes encore mal connus et d’inspirer des solutions innovantes pour lutter contre l'encrassement biologique marin.

Le laboratoire d'ingénierie des matériaux et de la physique (LMGP) (www.lmgp.grenoble-inp.fr/en) de Grenoble jouit d'une réputation internationale dans les domaines des nanomatériaux et des matériaux en couches minces structurées, ainsi que de leurs applications dans divers domaines, notamment la biologie et le génie biomédical. Le LMGP dispose des infrastructures pour mener la synthèse et de caractérisation des matériaux (MEB, MET, diffraction des rayons X, ellipsométrie, XPS, spectroscopie IR et Raman, etc.). L’équipe « Ingénierie des Nanomatériaux, Biomolécules et Surfaces » (NaBioS) possède une expertise de longue date dans l’étude des phénomènes d’adsorption et d’agrégation des protéines aux interfaces à l’aide de techniques sensibles à la surface en temps réel (SPR, QCM, IR) et de la microscopie.

Le laboratoire « Systèmes moléculaires et nanomatériaux pour l’énergie et la santé » (SyMMES) (www.symmes.fr/en) du CEA de Grenoble a pour objectif de mener des recherches fondamentales sur des thèmes présentant un fort enjeu sociétal : l’énergie zéro carbone, les technologies de l’information et de la communication (TIC), la biotechnologie et la santé humaine. Pour ce faire, le laboratoire SyMMES explore la conception, la synthèse et l’étude d’architectures et de matériaux fonctionnels innovants et originaux. Le laboratoire s’intéresse également à la réactivité et aux propriétés des biomolécules, offrant ainsi une approche novatrice des questions biologiques. L'équipe du CREAB est spécialisée dans la SPRi pour le développement de biocapteurs et les études d'interaction, de l'échelle moléculaire à l'échelle bactérienne, en s'appuyant sur sa solide expertise en chimie des surfaces et en chimie analytique, en biochimie, en microbiologie, en biophysique et en instrumentation optique.

Les laboratoires LMGP et SyMMES se sont proches (situés à Grenoble Europole), facilitant le travail entre ces deux sites.

Titulaire d’un diplôme niveau Bac + 5 (Master, ingénieur) obtenu en 2026, le/la candidat(e) devra avoir solide formation théorique et pratique en biochimie, biophysique et/ou en microbiologie. Il/Elle sera attiré(e) par les approches pluridisciplinaires, capable de travailler en équipe et avoir de très bonnes capacités rédactionnelles et de communication (rapport, présentation…). Il/Elle aura une bonne connaissance d’au moins une des langues utilisées dans les laboratoires d’accueil : français, anglais.