Proposition de thèse à l’ISTO – Effet de la diagenèse précoce sur les bio-indicateurs organosédimentaires de l’environnement

Résumé :

Les travaux de recherche appliqués à la paléoclimatologie et aux paléoenvironnements s’intéressent en grande partie aux archives sédimentaires quaternaires et ont eu pour but principal de décrire les modalités selon lesquelles le climat et l’environnement varient sur des échelles de temps allant de quelques dizaines d’années jusqu’à des centaines de milliers d’années. Une partie de ces études, parmi les plus récentes, s’est focalisée sur les derniers millénaires intégrants ainsi le débat climatique actuel sur l’influence de l’activité anthropique sur ce système. La justification principale est motivée par les prévisions et les inquiétudes concernant l’augmentation de la température puis la hausse du niveau marin que risque de subir notre planète au cours des décennies à venir. Les fluctuations passées de ces deux paramètres peuvent êtres caractérisés à différentes échelles de temps et d’espace grâce aux marqueurs et « proxies » paléoclimatiques et paléoenvironnementaux.

Pour alimenter les modèles théoriques, les différentes études, et notamment celles réalisé sur la Matière Organique (MO) sédimentaire, s’efforcent de caractériser sur différents sites mondiaux l’influence des variations climatiques déjà bien établies, sur l’évolution des environnements passés tels que : (i) les variations du couvert végétal, les fluctuations de l’hydrologie et des températures en milieux continentaux ainsi que l’action anthropique pour les séries les plus récentes notamment lacustres. (ii) les variations des paléocirculations, de paléooxygénations et des paléoproductivités en milieux océaniques sur des séries riche en MO dans les environnements les plus productifs au monde comme les upwellings océaniques.

L’utilisation de l’outil organique dans les domaines des reconstitutions paléoclimatiques et paléoenvironnementales est plus récente comparée aux différentes méthodes classiquement utilisées en climatologie telles que la géochimie minérale ou la géochimie des isotopes stables. Les travaux antérieurs dans ce domaine se sont basés sur l’utilisation du matériel organique archivé dans des séries lacustres et marines afin de caractériser la variabilité organosédimentaire passée. Ces travaux dans cette thématique, avaient déjà un objectif double. (1) Utiliser les biomarqueurs de sources et d’environnement déjà reconnus pour suivre l’origine et l’état de préservation des MO. Ceci permet grâce à une chronostratigraphie bien établie, de comprendre les fluctuations des apports organiques, l’évolution du paysage végétal et de la paléoproductivité en fonction des données climatiques connues dans la région d’étude. (2) Rechercher en biogéochimie moléculaire de nouveaux marqueurs de sources mais également de nouveaux marqueurs climatiques permettant de quantifier les paléotempératures, la paléosalinité ou la paléohumidité. Cette discipline d’un potentiel important, manque, de paramètres quantifiables ou « proxies » pour caractériser les milieux. Les études paléoenvironnementales entreprises depuis plusieurs dizaines d’années sur les sédiments lacustres à l’ISTO ont montré que le signal organique qui est sensible aux variations climatiques demeure assez complexe. En effet, en plus des sources organiques qui peuvent être diverses, les transformations diagénétiques précoces diversifient davantage le signal moléculaire. Ce filtre diagénétique peut à certains égards masquer l’information paléoenvironnementale ou paléoclimatique ou l’altérer donnant ainsi un faux signal à la fois quantitatif et qualitatif. Mais il peut parfois la révéler en la purifiant. Pour toutes ces raisons la calibration préalable entre ce qui est produit dans la colonne d’eau, les transformations lors du transfert de MO dans des conditions redox variées (zones oxygénées de transition, et anoxiques) et son incorporation finale dans les sédiments deviennent nécessaire : la calibration diagénétique des bio-indicateurs de source organique et de l’environnement est l’objectif principal de ce sujet de thèse.

La démarche que nous souhaitons pour étudier la diagenèse et notamment les effets du système redox implique un volet relativement important d’expérimentation en matière de calibration de proxies dans des conditions actuelles sur des échantillons prélevés (pièges à sédiments, pièges de molécules dissoutes, sommets de box-cores…), mais également par des expérimentations in vivo le long de la colonne d’eau. En effet, l’étude des processus diagénétiques précoces affectant ces molécules sera entreprise à différentes profondeurs de la colonne d’eau : dans la zone photique oxygénée, au cœur des zones anoxiques et à l’interface eau-sédiment. Cette étude permettra ainsi de simuler les processus de dégradation et de géopolymérisation des molécules organiques dans leur milieu naturel. Une attention particulière sera portée sur le rôle des différentes zones redox sur les transformations moléculaires des biomarqueurs.

L’objectif ultime de cette calibration est de déchiffrer le signal moléculaire complexe, de filtrer l’effet de la diagenèse et de rechercher à calibrer de nouveaux proxies biogéochimiques applicables pour reconstituer les paléoenvironnements et les paléoclimats ainsi que l’influence anthropique sur les paléoécosystèmes.

Cette thèse participera in extenso à l’un des axes structurants des recherches menées à l’Institut des Sciences de la Terre d’Orléans sur les géosystèmes continentaux, qui s’attache à comprendre et modéliser le fonctionnement des écosystèmes actuels.

Profil de candidature souhaitée 

Nous recherchons un étudiant titulaire d’un master en Chimie ou en Sciences de la Terre, ayant de solides connaissances ou des prédispositions en chimie/géochimie organique, et un goût pour les développement analytiques et expérimentaux sur site et au laboratoire. Le sujet réclame une bonne connaissance des outils et des techniques de base de laboratoire en analyse organique et notamment moléculaire et une première expérience dans ce domaine sera appréciée.

D’un point de vue plus général, la personne devra montrer sa motivation pour le travail de recherche en équipe en faisant preuve d’autonomie et d’initiative dans son travail et de rigueur dans son approche des questions scientifiques. Un bon niveau d’anglais est nécessaire pour publier les résultats de la thèse dans des revues internationales.

Candidature :

Envoyez CV, lettre de motivation et les notes de master 2 à :

Mohammed Boussafir : mohammed.boussafir[a]univ-orleans.fr

Claude Le Milbeau : claude.le-milbeau[a]univ-orleans.fr

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