silice – IUEM

Mark Van Zuilen obtient une bourse ERC Synergy 2023

Chaque année, le conseil européen de la recherche (ERC) finance des projets collaboratifs portés par deux à quatre chercheurs à travers ses « ERC synergy grant« . Ces bourses soutiennent des projets de recherche ambitieux, aux frontières de la connaissance, autour de questions qui ne pourraient être résolues de manière individuelle. Un projet CNRS-INSU a obtenu une bourse pour l’année 2023, félicitations à Mark van Zuilen et son équipe !

Les recherches de Mark van Zuilen portent sur la reconstitution de l’origine de la vie sur Terre. Ses travaux comprennent des tests de biogénicité, la détermination des formes de métabolisme, des habitats et des adaptations à travers le temps en réponse à des changements environnementaux majeurs. Ses recherches visent à définir les différences fondamentales entre les processus de vie et de non-vie, ainsi que les traces que la vie laisse dans les roches. Mark van Zuilen a obtenu son master (1997) en géochimie à l’université d’Utrecht, aux Pays-Bas, et son doctorat (2003) en sciences de la terre à la Scripps Institution of Oceanography de l’université de Californie à San Diego, aux États-Unis. Après un projet postdoctoral (bourse Marie Curie, 2003-2005) au Centre de Recherche Pétrographique et Géochimique de Nancy, il a été recruté en 2006 comme chercheur CNRS à l’Institut de Physique du Globe de Paris (IPGP). De 2015 à 2020, il a été chercheur principal du projet ERC Consolidator TRACES. Début 2022, il a muté au laboratoire Geo-Ocean.

Projet PROTOS : Le rôle de la silice dans l’apparition de la vie sur notre planète

Percer les secrets des premières formes de vie sur Terre est une tâche fondamentale pour la science, car elle permet de comprendre comment la planète est devenue habitable, quand les premières formes de métabolisme et d’autoréplication se sont développées, et quand la vie est apparue. Il est largement admis que de nombreux milieux aquatiques primitifs étaient réducteurs et riches en silice et en certaines molécules à base de carbone. Les chercheurs pensent que de telles conditions aquatiques ont inévitablement conduit à l’existence d’une usine à grande échelle de composés organiques pertinents pour la chimie prébiotique, et à des microstructures hybrides biomimétiques capables de s’auto-organiser et de catalyser des réactions prébiotiques pertinentes pour l’origine de la vie. Le projet vise à comprendre le rôle crucial de la silice dans l’orientation des processus géochimiques et protobiologiques mais aussi dans la création d’habitats pour les premières formes de vie et la préservation de la biomasse primitive à la surface de la Terre au cours du premier milliard d’années de son histoire. PROTOS utilisera un ensemble d’expériences de laboratoire pour étudier systématiquement les réactions de l’eau et des gaz avec les premiers types de roches afin de déterminer la composition des habitats aquatiques, les mécanismes de précipitation de la silice, les processus de synthèse organique et la préservation des premiers vestiges de la vie. PROTOS changera notre vision de l’enfance de la planète.

Autres laboratoires CNRS impliqués :

Conseil supérieur de la recherche scientifique (CSIC) – Espagne
Université de Konstanz – Allemagne
Université de Brême – Allemagne

Une vue d’artiste d’un temps Hadéen, le scénario géochimique de l’origine de la vie que PROTOS étudiera.

Crédit photos

Juan Manuel García Ruiz / CSIC

Lucas Chacon / CSIC

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Mark Van Zuilen / CNRS

8 novembre 2023/par cyven

Synthèse de la conférence en ligne SILICAMICS 3

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Objectifs et participants à l’événement scientifique

La conférence en ligne SILICAMICS 3, intitulée « Biogéochimie et génomique de la silicification et des silicifères », a été accueillie par le Second Institute of Oceanography (SIO), à Hangzhou, en Chine.
Elle s’est tenue du 12 au 15 octobre 2021 et visait à développer une approche intégrative qui inclut la chimie, la biogéochimie, la biochimie, la physiologie et la génomique pour mieux comprendre la biosilicification et les silicificateurs dans les océans passés, contemporains et futurs.
Cinquante scientifiques y ont participé, originaires des États-Unis (Massachusetts Institute of technology (MIT) à Boston, Université de Californie à Santa Barbara, University of Southern Alabama, University of Toronto, Yale University), de Chine (Ocean University of China à Qingdao, SIO, University Tianjin, Xiamen University), et d’Europe (École Normale Supérieure Paris-Saclay, Université d’Aix-Marseille, Université de Brest, Université de Bristol, CEAB-CSIC à Blanes (Espagne), Geomar à Kiel, Université du Littoral Côte d’Opale à Wimereux, Université Lund (Suède), Marche Polytechnic University (Italie), et Sorbonne Université).
Une introduction générale à la conférence a été faite par Janusz Petkowski (MIT, Boston, USA) qui a exploré le potentiel du silicium comme élément constitutif de la vie dans différents environnements planétaires. Sept orateurs invités se sont exprimés pour présenter les différentes sessions : Patrick J. Frings (Geomar, Kiel, Allemagne) pour la session « past ocean Silicium cycle », Natalia Llopis Monferrer (IUEM) et Manuel Maldonado (CEAB-CSIC, Blanes) pour la session « silicificateurs pélagiques et benthiques », Paul Tréguer (IUEM) pour la session « cycle du Si dans l’océan moderne « , Katharine Hendry (Université de Bristol, UK) pour la session « isotopes du silicium », Su Mei Liu (OUC, Qingdao, Chine) pour la session « océan côtier » et Charlotte Nef (ENS, Paris, France) pour la session » génomique et physiologie « . Au total, 28 communications ont été présentées par les participants.

Perspectives

En ce qui concerne les programmes futurs sur le cycle de la silice et les silicificateurs, il a été proposé de s’appuyer sur le programme BioGeoSCAPES à venir pour favoriser les synergies entre les différentes études dans les années à venir, plus particulièrement pour résoudre les lacunes de connaissances qui ont été identifiées au cours des différentes sessions. Les participants juniors à la conférence ont également décidé de renforcer les liens entre eux, notamment par des webinaires périodiques.

La soumission d’articles pour un numéro spécial de » Frontiers in Marine Sciences » est encouragée.
Date limite juin 2022 : Brivaela Moriceau, Paul Tréguer, lihuaran@sio.org.cn

La prochaine conférence SILICAMICS devrait se tenir en Europe en octobre 2023.

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Laurent Chauvaud / CNRS

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Paul Tréguer / UBO

29 octobre 2021/par cyven

Cycle du silicium dans l’océan

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3ème publication scientifique sur le cycle du silicium dans l’océan

Les organismes vivants sont faits de carbone. On ignore souvent qu’une bonne partie d’entre eux utilisent l’élément silicium, abondant dans les roches de la planète Terre, pour constituer des enveloppes externes et internes. C’est précisément le cas dans l’océan. Dans la colonne d’eau se développent des algues microscopiques appelées diatomées qui, au niveau mondial, fournissent 25% de l’oxygène que nous respirons, ainsi que de petits animaux microscopiques, les rhizaires. Dans les fonds marins croissent de très belles éponges siliceuses ; elles abondent de la rade de Brest à l’Antarctique.

Un groupe de recherche international piloté par Paul Tréguer et Jill Sutton du LEMAR, en coopération avec des chercheurs allemands, anglais, espagnols, étatsuniens, et chinois, viennent de publier dans la revue Biogeosciences un article de synthèse sur le cycle du silicium dans l’océan moderne. Cette étude montre que les apports de silicium dans l’océan (dus aux fleuves, aux résurgences, à l’activité hydrothermale, à la dissolution des roches siliceuses, aux vents…) sont actuellement équilibrés par les bio-dépôts dans les sédiments. Cependant le cycle du silicium est, comme celui du carbone, soumis à de fortes pressions des activités humaines (changement climatiques, constructions de barrages sur les fleuves, pratiques agricoles qui engendrent l’érosion des sols). Au cours du 21ème siècle, ces perturbations pourraient fortement affecter la production des organismes siliceux et déséquilibrer le cycle global du silicium.

En un quart de siècle c’est le troisième article de synthèse piloté par des chercheurs de l’IUEM qui confirme ainsi son rôle leader sur ce thème scientifique au niveau mondial.

Jill Sutton et Paul Tréguer ont ouvert l’an passé, avec le soutien de l’Ecole Universitaire de Recherche ISblue, une « Silica School » en ligne, intitulée : « La silice : de la poussière stellaire au monde vivant ». À cette école participent des chercheurs de 30 instituts de recherche et universités de 12 pays différents.

Légende photos :

Trois organismes marins à enveloppe de verre : une diatomée, un rhizaire et une éponge siliceuse.

Crédits photos

Aude Leynaert / CNRS

Laurent Chauvaud / CNRS

Natalia Llopis Monferrer / UBO, Philippe Eliès / UBO, Valentin Foulon / CNRS

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Paul Tréguer / UBO

Jill Sutton / UBO

2 mars 2021/par cyven

Une étude réalisée par Natalia Llopis Monferrer au LEMAR met en lumière de nouveaux acteurs majeurs du cycle de la silice dans l’océan

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L’article de Natalia Llopis Monferrer paru dans « Global Biogeochemical Cycles » sur l’importance des radiolaires (organismes planctoniques marins) dans le cycle du silicium de l’océan mondial a été honoré par l’American Geophysical Union (AGU).

Natalia LlopisMonferrer, de nationalité espagnole, est doctorante au LEMAR. Elle est co-encadrée par Aude Leynaert (CNRS, LEMAR), Fabrice Not (CNRS, Station biologique de Roscoff) et Paul Tréguer (UBO, LEMAR).

De minuscules protistes pourvus d’un squelette de verre, connus sous le nom de Rhizaria, pourraient être responsables d’un cinquième de la quantité totale de silice produite par les organismes océaniques à l’échelle planétaire.

Les principaux contributeurs du cycle global du silicium sont des algues unicellulaires appelées diatomées, qui utilisent le silicium dissous dans l’eau de mer pour élaborer un exosquelette ou une carapace de silice appelée frustule. Dans une nouvelle étude, Llopis Monferrer et al. (2020) montrent qu’un autre groupe d’organismes planctoniques, les Rhizaria, pourraient produire jusqu’à 19% de la quantité totale de silice biogène dans l’océan.

Les Rhizaria sont des animaux microscopiques unicellulaires, mais comme les diatomées, ils utilisent le silicium dissous pour construire un squelette de silice. Cette structure peut remplir diverses fonctions, comme celle de les protéger des prédateurs.

Alors que les diatomées sont des algues et résident dans les couches de surface de l’océan (parce qu’elles ont besoin de lumière pour se développer), les Rhizaria sont hétérotrophes (ce sont des animaux) et vivent à toutes les profondeurs. De plus en plus d’études qui tiennent compte des zones profondes des océans suggèrent que les Rhizaria pourraient jouer un rôle encore ignoré dans la production de silice biogène, mais jusqu’à présent, les estimations de leur contribution sont restées très spéculatives.

Afin de générer les premières estimations de la contribution des Rhizarias à la production mondiale de silice biogénique, les chercheurs ont collecté des échantillons de plancton sur 22 sites en mer Méditerranée. En se concentrant sur deux groupes principaux de Rhizaria – les polycystines et les phéodaires – l’équipe a mené des expériences en utilisant du silicium radioactif pour mesurer les taux de production de silice des organismes.

Les scientifiques ont ensuite combiné les résultats de leurs expériences avec des données publiées précédemment sur l’abondance des polycystines et des phéodaires dans les océans du monde entier. L’analyse a révélé que l’activité d’élaboration du squelette des Rhizarias pourraient représenter de 1 à 19 % de la quantité totale de silicium océanique incorporée dans la silice biogène chaque année.

Ces résultats remettent en question l’idée selon laquelle les diatomées ont un contrôle total sur le cycle du silicium océanique, un processus qui est couplé à d’autres cycles biogéochimiques, tels que les cycles du carbone et de l’azote. (Global Biogeochemical Cycles, 2020).

Cet article est une traduction de l’article original paru dans EOS.