Soutenance de thèse de Orsolya Fulop

Titre: Characterisation of the biophysical interactions that regulate microbial activity in soils

La thèse a été réalisée sous la direction de Damien Jougnot et Naoise Nunan.

La soutenance aura lieu le jeudi 18 Décembre 2025 à 14h00 en Salle Fourcade en Tour 46/56, 5e étage sur le campus de Jussieu et sera également accessible par visioconférence depuis le lien suivant : https://zoom.us/j/97170941432?pwd=e3WK0bIGdMR5ivDRxruN9lhw0Ej1v2.1 (Meeting ID: 971 7094 1432 - Passcode: 677587).

Cette soutenance se fera en présence du jury composé de :

• Ellen Van de Vijver, Professeur assistant, Ghent University, Belgique - Rapportrice
• Patricia Garnier, Directrice de recherche, Université Paris-Saclay - Rapportrice
• Roger Guérin, Professeur des universités, Sorbonne Université - Examinateur
• Thomas Lerch, Maître de conférences, Université Paris-Est Créteil - Examinateur
• Damien Jougnot, Directeur de recherche, Sorbonne Université (SIS) - Directeur de thèse
• Naoise Nunan, Directrice de recherche, Sorbonne Université (SIS) - Co-directrice de thèse

Résumé :

Les sols jouent un rôle central dans les cycles du carbone terrestres, mais de nombreuses incertitudes demeurent quant aux facteurs qui contrôlent la décomposition microbienne en raison de la forte hétérogénéité des systèmes pédologiques. Cette hétérogénéité, en particulier sous saturation partielle, crée des chemins de diffusion complexes qui influencent fortement l’activité microbienne. Comprendre ces contraintes est essentiel pour relier les processus physiques à l’échelle microscopique aux dynamiques globales du carbone.
Cette thèse étudie la manière dont les processus de diffusion contrôlent la respiration microbienne dans des sols présentant des structures, teneurs en eau et pratiques de gestion contrastées. Les résultats montrent que lorsque l’eau devient limitante, la diffusion ralentit et l’activité microbienne diminue, et que dans ces conditions le transport des substrats devient le facteur dominant qui limite la décomposition microbienne, davantage que le potentiel enzymatique.
Ces résultats soutiennent l’hypothèse selon laquelle la diffusion constitue une contrainte physique majeure sur l’activité microbienne et les flux de carbone dans les sols. Ce travail établit des liens mécanistiques entre la structure du sol, la connectivité hydrique et les transformations microbiennes du carbone grâce à l’intégration d’approches électriques, isotopiques et cinétiques. Les résultats contribuent au développement de cadres prédictifs pour la persistance du carbone dans les sols et soulignent l’importance de prendre explicitement en compte les processus de diffusion dans la modélisation de la biogéochimie des sols et des rétroactions climatiques.

Abstract :

Soils play a central role in terrestrial carbon cycles, yet key uncertainties remain regarding the factors that shape microbial decomposition due to the high heterogeneity of soil systems. This heterogeneity, particularly under partial saturation, creates complex diffusion pathways that strongly affect microbial activity, making it essential to understand these constraints in order to link microscale physical processes to global carbon dynamics. This thesis investigates how diffusion controls microbial respiration across soils with differing structures, water contents, and management practices. The results show that when water becomes limiting, diffusion slows and microbial activity declines, and that substrate transport, rather than enzymatic potential, becomes the main constraint under these conditions.
These findings support the hypothesis that diffusion is a primary physical constraint on microbial activity and carbon fluxes in soils. This work establishes mechanistic links between soil structure, water connectivity, and microbial carbon transformations by integrating electrical, isotopic, and kinetic approaches. The results contribute to predictive frameworks for soil carbon persistence and highlight the importance of explicitly accounting for diffusion processes when modelling soil biogeochemistry and climate feedbacks.