Functional Characterization and Regulation of the Molecular Mechanisms Involved in the Mineral Weathering Ability of Forest Soil Bacteria | Caractérisation fonctionnelle et régulation des mécanismes moléculaires impliqués dans la capacité à altérer les minéraux des bactéries des sols forestiers

Thèse confidentielle jusqu'au 22 octobre 2028.

English. The soil is composed of a mosaic of different rocks and minerals which vary in their chemical content, size and reactivity. In nutrient-poor ecosystems such as forests, minerals are the main sources of inorganic nutrients for the replenishment of soil fertility and for tree nutrition. Since nutrients contained in minerals are not directly accessible to tree roots, trees recruit bacteria in their rhizosphere able to solubilize these minerals. However, the molecular mechanisms engaged by bacteria, the genes and the factors of regulation remain poorly characterized. To fill this gap, I considered the effective mineral weathering (MWe) strain Caballeronia mineralivorans PML1(12) as a model. Mutants affected in some of the mechanisms used by bacteria to weather minerals permitted to identify the genes responsible of the MWe phenotype of the strain: a glucose/methanol/choline oxidoreductase that permits MWe through acidification, and the siderophore rhizobactin that permits MWe through chelation. A combination of physiological, genomics and (geo)chemical analyses performed with strain PML1(12) incubated in the presence of different concentrations of nutritive elements and different sizes of the same mineral revealed : i) phosphorous as the main regulator of the acidification mechanism and ii) mineral size as important regulator of both acidification and chelation mechanisms.

French. Le sol est composé d'une mosaïque de roches et de minéraux qui différent selon leur contenu chimique, leur taille et leur réactivité. Dans les écosystèmes pauvres en nutriments tels que les forêts, les minéraux sont les principales sources de nutriments inorganiques pour la reconstitution de la fertilité du sol et la nutrition des arbres. Ces nutriments ne sont néanmoins pas directement accessibles aux racines des arbres, ces derniers recrutent dans leur rhizosphère des bactéries capables de solubiliser les minéraux. Les mécanismes moléculaires engagés, les gènes et les facteurs de régulation restent mal caractérisés. Pour répondre à ces lacunes, j'ai considéré comme modèle la souche Caballeronia mineralivorans PML1(12) efficace pour altérer les minéraux. La caractérisation de mutants fortement impactés dans cette fonction a permis d'identifier les gènes responsables de l'altération par acidification (une glucose/méthanol/choline oxydoréductase) et par chélation (le sidérophore rhizobactin). Une combinaison d'analyses physiologiques, génomiques et (géo)chimiques appliquée à la souche PML1(12) incubée en présence de différentes concentrations d'éléments nutritifs et de différentes tailles du même minéral a révélé : i) que le phosphore est le principal régulateur du mécanisme d'acidification et ii) que la taille du minéral est un régulateur important des mécanismes d'acidification et de chélation.