Titre de l'écran-titre (visionné le 11 janvier 2024) / Ce mémoire vise à mesurer la distribution verticale de plusieurs espèces chimique du cycle du soufre dans la colonne d'eau et l'eau porale de deux lacs dont la géochimie est contrastée. À cette fin, une méthode pour la stabilisation et l'analyse des polysulfures inorganiques a été adaptée pour de petits volumes d'échantillons (~2 mL). Deux campagnes d'échantillonnage ont été menées. La première, en juillet 2021, au cours de laquelle la méthode de stabilisation et d'analyse des polysulfures inorganiques a été validée sur des échantillons de la colonne d'eau et de l'eau porale des sédiments du Lac Holland qui se situe en Gaspésie dans le sud-est de la province canadienne du Québec. Ce lac dimictique au couvert de glace saisonnier développe une anoxie sous la thermocline durant l'été. Il a été sous l'influence d'émissions atmosphériques d'une mine de cuivre proximal de Murdochville au cours du 20ᵉ siècle. L'analyse des échantillons a permis de mesurer les concentrations dissoutes de sulfate (SO₄²⁻), thiosulfate (S₂O₃²⁻), soufre élémentaire (S⁰), polysulfure (Sₙ²⁻), sulfure (HS⁻), puis celles des d'éléments majeurs (Na, Ca, Mg, Fe, Mn) et traces (Cu et As) dans la colonne d'eau et l'eau porale ainsi que le soufre volatil produit par acidification des sédiments (AVS). Les résultats montrent une abondance de Sₙ²⁻ dans la zone de recyclage rédox du S⁰ et du HS⁻. Le recyclage des intermédiaires réactifs du S était plus intense à l'interface sédiment-eau, ou la consommation de l'oxygène avait lieu. La transformation du sulfate s'opère quantitativement en S⁰ et en HS⁻. Enfin, le profil d'AVS obtenu en 2022 dans le cadre de cette maitrise suggère, lorsqu'il est comparé au profil qui a été mesuré lors d'une étude précédente, que la formation des AVS est un processus à l'état stationnaire et que ce profil ne reflète pas les variations chronologiques de la déposition du sulfate atmosphérique. La deuxième campagne d'échantillonnage, en juillet 2022, avait pour objectif de documenter la distribution verticale des métabolites inorganiques du cycle du S au Lac A qui se trouve sur l'île d'Ellesmere de l'archipel arctique canadien. Le lac A est un lac méromictique du haut arctique au couvert de glace pluriannuel, qui avait été préalablement étudié pour certains paramètres géochimiques et pour y caractériser le microbiome. Dans le contexte où les changements climatiques influencent la durée du couvert de glace et ainsi la disponibilité en oxygène, la distribution des espèces du S, sensible aux conditions d'oxydoréduction, pourrait s'avérer un traceur environnemental important. Des échantillons prélevés le long de la colonne d'eau jusqu'à 80 m de profondeur ont servis à mesurer les concentrations dissoutes de Fe (II), Mn, SO₄²⁻, S⁰$_\textup{aq}$, Sₙ²⁻ et HS⁻ ainsi que les anions tels que le fluorure (F⁻), bromure (Br⁻), nitrite (NO₂⁻) et nitrate (NO₃⁻). Les concentrations mesurées dans le Lac A ont permis de révéler, pour la première fois, la distribution verticale du S⁰$_\textup{aq}$ et des Sₙ²⁻ dans la colonne d'eau d'un lac méromictique. Les résultats montrent une succession d'espèces soufrées sur la colonne d'eau le long de l'oxycline, avec une prévalence de S⁰$_\textup{aq}$, Sₙ²⁻ et HS⁻, en accord avec les voies métaboliques précédemment identifiées à l'aide de la métagénomique. / This thesis aims to measure the vertical distribution of several species of the sulfur cycle in the water column and the pore water of two lakes with contrasting geochemistry. To this end, a method for the stabilization and analysis of inorganic polysulfides was adapted for small sample volumes (~2 mL). Two sampling campaigns were carried out. The first, in July 2021, during which the stabilization and analysis method for inorganic polysulfides was validated on samples of the water column and pore water of the sediments from Lake Holland which is in Gaspésie, in the southeast of the Canadian province of Quebec. This dimictic lake with seasonal ice cover develops anoxia below the thermocline during the summer. It has been influenced by atmospheric emissions from a copper mine proximal to Murdochville during the 20th century. The analysis of the samples made it possible to measure the dissolved concentrations of sulfate (SO₄²⁻), thiosulfate (S₂O₃²⁻), elemental sulfur (S⁰), polysulfides (Sₙ²⁻), sulfide (HS⁻), then those of major elements (Na, Ca, Mg, Fe, Mn) and traces (Cu and As) in the water column and pore water as well as volatile sulfur produced by sediment acidification (AVS). The results show an abundance of Sₙ²⁻ in the redox recycling zone of S⁰ and HS⁻. Recycling of reactive S intermediates was more intense at the sediment-water interface, where oxygen consumption occurred. The transformation of sulfate takes place quantitatively into S⁰ and HS⁻. Finally, the AVS profile obtained in 2022 suggests, when compared to the profile that was measured during a previous study, that the formation of AVS is a steady-state process and that this profile does not reflect the chronological variations of the deposition of atmospheric sulfate. The second sampling campaign, in July 2022, aimed to document the vertical distribution of inorganic metabolites of the S cycle at Lake A which is located on Ellesmere Island in the Canadian Arctic Archipelago. Lake A is a high Arctic meromictic lake with multi-year ice cover, which had previously been studied for certain geochemical parameters and to characterize the microbiome. In the context where climate change influences the duration of the ice cover and thus oxygen availability, the distribution of S species, sensitive to redox conditions, could prove to be an important environmental tracer. Samples taken along the water column up to 80 m depth were used to measure the dissolved concentrations of iron (Fe (II)), Mn, SO₄²⁻, S⁰$_\textup{aq}$, Sₙ²⁻ and HS⁻ as well as the anions such as fluoride (F⁻), bromide (Br⁻), nitrite (NO₂⁻) and nitrate (NO₃⁻). The concentrations measured in Lake A made it possible to reveal, for the first time, the vertical distribution of S⁰$_\textup{aq}$ and Sₙ²⁻ in a meromictic lake. The results show a succession of sulfur species in the water column along the oxycline, with a prevalence of S⁰$_\textup{aq}$, Sₙ²⁻ and HS⁻, in agreement with the metabolic pathways previously evoked using metagenomics.

Th.--Sci. phys.--Toulouse--I.N.P., 1978. N°: 29.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les variations de l'environnement peuvent influer sur le métabolisme de la plante, notamment à travers la formation des espèces oxygénées réactives (EOR) nocives à forte concentration. Des systèmes enzymatiques vont dégrader ces EOR mais aussi réparer les molécules oxydées par ces réactifs. Ils sont composés notamment de peroxydases (glutathion peroxydases utilisant les thiorédoxines comme réducteur, et les peroxyrédoxines utilisant les glutarédoxines et les thiorédoxines pour leur régénération) dont l'activité s'appuie sur des échanges dithiol-disulfure. Ces systèmes présentent une complexité liée à l'existence de familles multigéniques. Des hybrides Prx-Grx actifs ont été produits de façon recombinante, donnant des indications sur les interactions entre Prx et Grx. Les études enzymatiques réalisées sur les Prx IIF et IIE ont montré qu'elles sont capables de réduire de nombreux substrats autres que le peroxyde d'hydrogène avec des efficacités variables. De plus, leurs localisations tissulaires sont différentes ainsi que leurs réactions en réponse à divers stress oxydant. Outre leur fonction de réducteurs, les glutarédoxines pourraient participer aussi à la signalisation par le mécanisme de glutathionylation, impliqué dans la protection de cystéines critiques par fixation d'une molécule de glutathion. Un rôle nouveau est apparu, elles aident à la formation et l'intégration des centres fer-soufre et participent donc à la maturation des protéines fer-soufre. Les Grxs chloroplastiques S14 et S16 intègrent de façon naturelle un centre fer-soufre et complémentent des mutants de levure déficients en Grx5, une glutarédoxine CGFS nécessaire pour l'assemblage des centres fer-soufre. Enfin, la GrxS14 est capable de transférer efficacement son centre à une molécule acceptrice. Ces résultats nous permettent de mieux comprendre la redondance des ces familles : ces systèmes modulent différents processus physiologiques, dont certains encore inconnus, en réponse au stress oxydant / Environment variations can modify plant metabolism in particular by production of reactive oxygen species (ROS) which are harmfull at high level. Enzymatic systems are to degrade these ROS but also repair oxidized molecules. They are composed by peroxidases (thioredoxins-reduced glutathione peroxidases and thioredoxin or glutaredoxin-reduced peroxiredoxins) using dithiol exchange for their activity. These systems present a complexity according to their multigenic family origin. Recombinant Prx-Grx hybrids have been produced giving clue to interactions between Prx and Grx. Enzymatic studies showed Prx IIF and IIE can reduced a wide range of substrates other than hydrogen peroxide, with variable activity. Furthermore they are not found identically in plant tissue and react to oxidative stress in different ways. Besides reducing properties Grx could participate in cell signalling by glutathionylation, mechanism which protects cystein by fixating a molecule of GSH. A new role appeared recently, they help production of iron-sulfur cluster and play a role in iron-sulfur proteins maturation. Plastidials S14 and S16 Grxs can naturally bind an iron-sulfur cluster and complement Grx5 (CGFS Grx known entering in iron-sulfur proteins maturation) deficient mutants yeast. Finally GrxS14 is able to transfer efficiently his cluster to accepting molecule. These results allow us understanding better these multigenic families regulating several physiological processes, some still unknown, in oxidative stress

Résumé Dans différents pays de l'Europe de l'Ouest, des carences en soufre sont de plus en plus couramment observées sur les grandes cultures. Actuellement, les références précises sur le soufre font défaut pour développer des outils de gestion du soufre dans les sols cultivés. Récemment, afin de mieux quantifier et de modéliser la dynamique de S, le rôle de la biomasse du sol et la relation avec la dynamique du Carbone, les recherches se sont développées. En première partie de ce travail une étude de laboratoire a été effectuée sur 22 sols différant par leur texture , leur teneur en matière organique et leur histoire culturale pour déterminer le taux de minéralisation du soufre, du carbone et de l'azote et établir la relation entre minéralisation de S et certaines propriétés du sol. Les résultats suggèrent que la minéralisation du soufre est principalement conduite par l'activité microbienne hétérotrophe. Une équation de prédiction est proposée à partir du C organique, du pH du sol, du taux d'argile et du sulfate initial. L'objectif de la deuxième partie de ce travail était de quantifier l'impact de la disponibilité du soufre minéral de sol sur la décomposition des résidus de récolte et l'organisation du soufre. Ceci a été étudié d'une part en faisant varier la quantité initiale de S-SO42- dans le sol en présence de paille de colza et d'autre part avec des quantités croissantes de paille de blé apportées dans le sol afin de faire varier la demande en S de la microflore. Les résultats n'ont pas permis de mettre en évidence une limitation de la décomposition par la disponibilité de S, suggérant des besoins en S très limités de la microflore du sol pour assurer la décomposition de résidus végétaux. Enfin les effets de la nature des résidus végétaux et de leur contenu en soufre sur la dynamique de S ont été étudiés en troisième partie de ce travail. Ces résidus sont représentatifs des systèmes de grande culture (blé, colza, moutarde), mais aussi de prairies (fétuque) et forêts (feuilles de hêtre). Une relation entre C/S des résidus et minéralisation nette de S a été obtenue. Il a été mis en évidence l'importance du contenu en sulfate soluble de certains résidus de plante sur la libération nette de sulfate dans les sols. Les perspectives ouvertes par ce travail ont été abordées sous l'angle de la modélisation. D'une part a été évaluée la possibilité d'adapter un module de décomposition (du modèle sol-plante STICS) pour prédire la minéralisation de S des résidus végétaux au cours de leur décomposition dans des conditions optimales. D'autre part les résultats ont été utilisés pour élaborer des termes de minéralisation d'un bilan du soufre minéral, appliqué à la gestion de la fertilisation soufrée.

Cette thèse est une contribution à l'étude du polymorphisme du soufre à l'état solide et à l'état liquide avec, en particulier un examen des transitions liquide-liquide. <br /><br />Une introduction sur le polymorphisme dans les matériaux simples conduit à faire le choix d'étudier le soufre et on présente l'état des connaissances actuelles sur le diagramme P T du soufre. Puis on décrit les dispositifs haute pression; enclume diamant et presse à grand volume, mis en place à l'ESRF pour réaliser des études structurales ou dynamiques in situ, ainsi que les techniques d'étude de la structure et de la dynamique ; diffraction X, diffusion Raman, diffusion X inélastique utilisés pour ce travail. <br /><br />La partie suivante expose les résultats obtenus sur la structure des différents allotropes du soufre. Grâce à la possibilité de mesures in situ avec un flux intense et à l'utilisation conjointe de la diffraction X et de la diffusion Raman il a été possible de caractériser la structure de phases à l'équilibre et de construire d'un nouveau diagramme de phases du soufre en pression et température. <br /><br />La dernière partie concerne les résultats obtenus sur la dynamique du soufre liquide autour de la transition de polymérisation. On caractérise ainsi, aux basses températures, un liquide moléculaire classique dont la dynamique est celle des molécules S8. Aux plus hautes températures une solution de polymères présente encore le mode à haute fréquence correspondant aux molécules S8 mais aussi un autre, à basse fréquence, qui correspond à des fragments de chaînes interconnectes.

Reproduction de : Habilitation à diriger des recherches : Sciences physiques : Lille 1 : 2005. / Rapport d'activités et synthèse des travaux. N° d'ordre (Lille 1) : 481. Curriculum vitae. Titre provenant de la page de titre du document numérisé. Bibliogr. p. 149-158. Liste des publications et des communications.

Mémoire (M.Sc.)- Université du Québec à Chicoutimi, 1975. / "Thèse présentée dans le cadre du programme UQ d'études avancées en énergie pour l'obtention du grade de la maîtrise es science (énergie)". CaQCU Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Th. doct.-ing.--Toulouse, I.N.P., 1979. N°: 75.

Le soufre est utilisé à des fins bioénergétiques par des micro-organismes tels que la bactérie hyperthermophile Aquifex aeolicus qui nécessite pour sa croissance de l'oxygène, de l'hydrogène et un composé soufré indispensable. Une soufre réductase réduisant des chaînes de soufre, une Sulfure Quinone Oxydoréductase (SQR) oxydant l'H2S et une Soufre Oxygénase Réductase (SOR) oxydant et réduisant simultanément des chaînes de soufre ont été caractérisées chez cette bactérie. L'organisation de certaines de ces enzymes dans des supercomplexes membranaires a également été démontrée.Nous avons montré qu'Aq_477, précédemment caractérisée comme une soufre transférase de la famille des rhodanèses, est capable (i) de « charger » des chaînes de soufre ; (ii) d'interagir avec deux partenaires (la soufre réductase et la SOR) ; (iii) de leur présenter ce substrat. Ceci conduit à une optimisation du métabolisme. Nous avons ainsi démontré l'implication directe d'Aq_477, rebaptisée SbdP pour Sulfur -binding -donating Protein, dans le métabolisme énergétique du soufre de la bactérie. Une analyse poussée du génome nous a permis de construire un nouveau modèle suggérant notamment un recyclage des composés soufrés entre différents systèmes enzymatiques. La recherche de l'existence d'un niveau d'organisation des complexes respiratoires supérieur aux supercomplexes chez Aquifex aeolicus nous a conduits à développer de nouvelles méthodes d'étude permettant de proposer plusieurs pistes de recherche. Enfin, nous avons montré l'existence d'un nanocompartiment protéique constitué de l'encapsuline Aq_1760, dans lequel vient s'ancrer la ferritine atypique à domaines en tandem Aq_331. / Sulfur can be used in energy metabolism by microorganisms as electron donor and acceptor. The hyperthermophilic bacterium Aquifex aeolicus, which need oxygen, hydrogen and an essential sulfur compound for its growth presents sulfur reduction and oxidation pathways linked to the energy synthesis. A sulfur reductase (reduction of sulfur chains), a Sulfide Quinone Oxidoreductase (SQR, oxidation of H2S) and a Sulfur Oxygenase Reductase (SOR, simultaneous oxidation and reduction of sulfur chains) have been characterized in this bacterium. It has also been shown that some of these enzymes are organized in membrane-bound supercomplexes.We have demonstrated that Aq_477, previously characterized as a sulfurtransferase belonging to the rhodanese superfamily, can load long sulfur chains and acts as a sulfur donor for its partners (sulfur reductase and SOR) which use these sulfur chains as substrate, thus optimizing the metabolism. These results show that Aq_477, renamed SbdP for Sulfur -binding -donating Protein, is involved in the sulfur energy metabolism of Aquifex aeolicus. The identification in the genome of some new proteins potentially involved in this metabolism permitted us to propose a new model which suggests a recycling of sulfur compounds between different enzymatic systems. We also looked for an organization level of respiratory complexes higher than supercomplexes, which led us to develop new study methods and propose several research trails. Finally, we have shown the existence of protein nanocompartment constituted by the encapsulin Aq_1760, in which the atypical tandem-domain ferritin Aq_331 is anchored.