Thèse Ingénierie de Biointerfaces Biochar - Bacillus Fonctionnalisées pour la Remédiation Environnementale et le Biocontrôle Char-Bac H/F Doctorat.Gouv.Fr

Candidat(e) titulaire d'un Master (ou ingénieur) en microbiologie, biotechnologies ou discipline connexe en biomatériaux notamment, disposant d'une expérience expérimentale en microbiologie et d'un intérêt marqué pour les biofilms, les interactions microorganismes-matériaux et les applications environnementales. Une ouverture vers la science des matériaux et la caractérisation physicochimique constituera un atout important.

Application link : https://edd-projets.utoulouse.fr/

Établissement : Université de Toulouse École doctorale : SEVAB - Sciences Ecologiques, Vétérinaires, Agronomiques et Bioingenieries Laboratoire de recherche : LBAE - Laboratoire de Biotechnologies Agroalimentaire et Environnementale Direction de la thèse : Yassine NAIT CHABANE ORCID 0000000295282105 Début de la thèse : 2027-09-01 Date limite de candidature : 2026-11-23T23:59:59 Le projet CHAR-BAC a pour objectif de développer des biointerfaces innovantes associant le biochar à des bactéries du genre Bacillus afin de créer des matériaux bioactifs multifonctionnels destinés à la remédiation environnementale, en particulier des sols, et au biocontrôle. L'ambition est de transformer le biochar, traditionnellement utilisé comme simple support carboné ou adsorbant passif, en une interface biologiquement active capable d'interagir avec son environnement, de réduire la présence de polluants et de limiter le développement de microorganismes indésirables. L'approche repose sur la combinaison des propriétés physicochimiques du biochar avec les caractéristiques biologiques de souches sélectionnées de Bacillus et de leurs matrices extracellulaires. Celles-ci comprennent notamment les exopolymères (EPS), le poly--glutamate (-PGA), le lévane, différentes protéines de matrice, l'ADN extracellulaire ainsi que des peptides et lipopeptides antimicrobiens. L'hypothèse centrale est que l'association de ces composantes permettra de générer des matériaux robustes, modulaires et adaptables à différents usages environnementaux. Le projet visera à établir les relations entre les propriétés du biochar (surface spécifique, porosité, distribution des pores, charge de surface, fonctions chimiques et capacité d'adsorption), les propriétés des microorganismes sélectionnés et la stabilité des biointerfaces obtenues. Une attention particulière sera portée à la compréhension des mécanismes d'adhésion bactérienne, de colonisation et de maintien de l'activité biologique sur les supports carbonés. Dans un premier temps, un biochar de référence issu de résineux, fourni par le partenaire industriel CLER VERTS/AGRITRA, sera utilisé pour évaluer différentes souches de Bacillus provenant de la collection du LBAE. Les critères de sélection incluront la capacité d'adhésion et d'immobilisation sur le biochar, la viabilité après séchage, la stabilité à long terme ainsi que la conservation des propriétés fonctionnelles. Un second biochar d'origine italienne pourra être étudié afin de vérifier la transférabilité des stratégies de fonctionnalisation à des matériaux présentant des caractéristiques physicochimiques différentes. Le projet s'appuiera principalement sur les ressources microbiologiques déjà disponibles au LBAE, tout en intégrant éventuellement un enrichissement de la collection par le criblage ciblé de microbiotes environnementaux, notamment issus de l'île de La Réunion. Les applications finales resteront ouvertes dans les premières phases du projet. Les expérimentations se concentreront d'abord sur des polluants modèles représentatifs, tels que certains métaux et pesticides, avant d'être orientées vers des applications plus spécifiques en fonction des résultats obtenus. Les contributions respectives du biochar, des cellules bactériennes et des différents composants extracellulaires seront évaluées au moyen d'essais comparatifs ciblés. Les biointerfaces les plus performantes seront ensuite testées dans des systèmes in vitro reproductibles et dans des microenvironnements de sols semi-contrôlés afin d'évaluer leur efficacité vis-à-vis de polluants ou de microorganismes nuisibles. CHAR-BAC repose sur une collaboration internationale associant l'expertise du LBAE en biotechnologie microbienne, biofilms et bioprocédés à celle de l'Université de Rome Tor Vergata en science des matériaux, caractérisation des biochars et composites biosourcés. Des analyses complémentaires pourront être réalisées avec le CNR-ISMN. Selon les résultats obtenus, l'intégration des systèmes biochar-Bacillus dans des nanocomposites pourra également être explorée pour le développement de films de paillage bio-ingénierés. L'originalité de CHAR-BAC réside dans la fonctionnalisation microbienne du biochar afin de lui conférer un rôle actif dans les processus environnementaux. Les biochars sont aujourd'hui reconnus comme des adsorbants et des supports d'immobilisation microbienne pour la remédiation des sols et des eaux grâce à leur grande surface spécifique, leur porosité multi-échelle, leurs propriétés de charge et leurs groupements fonctionnels de surface. Parallèlement, les espèces du genre Bacillus produisent des matrices extracellulaires (EPS) et des molécules bioactives particulièrement intéressantes pour l'ingénierie des biofilms. Ces molécules influencent l'adhésion, la structure des biofilms, la stabilité matricielle et les phénomènes d'antagonisme microbien