Ajout de la solution à laquelle nous sommes arrivés dans les commentaires comme réponse complète pour l'exhaustivité...
Les tests avec su/sudo ont montré que bien que mysqld se soit plaint d'erreurs d'autorisation, l'utilisateur mysql pouvait en effet écrire avec succès dans le dossier, indiquant clairement qu'il ne s'agissait pas d'un problème d'autorisation du système de fichiers. (Une première étape utile si vous êtes confronté à un problème similaire)
Certaines distributions de Linux (sinon toutes ?) sont désormais livrées avec AppArmor qui limite les fichiers/dossiers auxquels les exécutables sont autorisés à accéder.
La solution dans ce cas était simplement d'ajouter le nouveau chemin au /etc/apparmor.d/usr.sbin.mysqld fichier de stratégie.