Etude de l'efficacité de la fonctionnalisation des acides aminés au MTBSTFA après hydrolyse acide et dans différentes matrices minérales analogues martiennes : application aux expériences Sample Analysis at Mars (SAM) et Mars Organic Molecule Analyzer (MOMA)

Study of the efficiency of amino acid derivatization with MTBSTFA after acid hydrolysis and in analogues of various martian mineral matrices : application to the Sample Analysis at Mars (SAM) and Mars Organic Molecule Analyzer (MOMA) experiments

• Auteur / Autrice : Amaury Brault
• Direction : Moncef Stambouli, Arnaud Buch
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie analytique
• Date : Soutenance le 25/09/2015
• Etablissement(s) : Châtenay-Malabry, Ecole centrale de Paris
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences pour l'Ingénieur (Châtenay-Malabry, Hauts de Seine)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie des procédés et matériaux (Gif-sur-Yvette, Essonne)
• Jury : Président / Présidente : Cyril Szopa
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Moncef Stambouli, Arnaud Buch, Uwe Meierhenrich, Frances Westall, Caroline Freissinet
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Uwe Meierhenrich, Frances Westall

Mots clés

Mots clés contrôlés

Acides aminés

Mars (planète)

Météorites

Mots clés libres

MTBSTFA

Minéralogie

Chromatographie en phase gazeuse

Spectrométrie de masse

MTBSTFA

Mineralogy

Gas chromatography

Mass spectrometry

Résumé

Trois grandes voies d’étude permettent de rechercher la présence de traces de vie dans l’Univers :l’analyse à distance, l’analyse en laboratoire de prélèvements de matériel extraterrestre tombé ou ramené sur Terre, et l’analyse in situ. Associée à de la fonctionnalisation chimique, la Chromatographie en Phase Gazeuse couplée à la Spectrométrie de Masse (CPG-SM) est la méthode de prédilection utilisée comme moyen de séparation et d’identification de composés organiques d’intérêt exobiologique, à la fois sur Terreet au-delà. Ce travail s’intéresse d’une part à l’impact de la préparation d’échantillon sur les rendements de récupération, après fonctionnalisation, des acides aminés, cibles privilégiées de la recherche de traces de vie extraterrestre. Nous avons en particulier étudié l’influence de l’hydrolyse acide, notamment utilisée lors de l’analyse des acides aminés météoritiques. Puis nous nous sommes intéressés à l’impact de la minéralogie sur le rendement de la fonctionnalisation des acides aminés au MTBSTFA.Nos résultats ont permis de mettre en évidence une réduction des quantités d’acides aminés après hydrolyse au HCl 6M et fonctionnalisation au MTBSTFA. Cette diminution de rendement a été attribuée à une dégradation des acides aminés lors l’étape d’hydrolyse, ou plus probablement à la génération de sels de chlorure interagissant avec le MTBSTFA. Nous avons également mis en évidence l’impact négatif sur la fonctionnalisation d’une matrice constituée de sulfates hydratés (échantillon du sol de Rio Tinto). Après analyse thermique de l’échantillon et identification des étapes de pertes de masse et des espèces libérées correspondantes, nous avons décidé de chauffer le sol pour en éliminer l’eau libre. Nous avons mis en évidence que ce type d’eau était l’espèce principalement responsable de la non-détection des acides aminés au sein de nos échantillons. Nous avons également pu procéder à la détection des acides aminés sans étape de chauffage, en augmentant la quantité de MTBSTFA par rapport à la quantité de sol. Ces résultats sont d’importance pour les futures analyses à la surface de Mars (SAM, MOMA), et pourront permettre de mettre en place des protocoles adaptés.

Three main ways of study allow us to search for traces of life in the Universe: remote analysis, laboratory analysis of extraterrestrial material fallen or brought back to Earth, and in situ analysis. In association with chemical derivatization, Gas Chromatography coupled to Mass Spectrometry (GC-MS) is the method of predilection used for the separation and identification of organic compounds of astrobiological interest, whether on Earth or beyond. This work firstly deals with the impact of sample preparation on the yield of recovery, after derivatization, of amino acids, privileged targets for the search for traces of extraterrestrial life. We have especially studied the influence of acid hydrolysis, notably used during the analysis of meteoritic amino acids. We have then dealt with the impact of mineralogy on the yield of amino acid derivatization with MTBSTFA.Our results have allowed us to highlight a reduction of the amino acid quantities after 6M HCl hydrolysis and MTBSTFA derivatization. This yield reduction was attributed to a degradation of the amino acids during the hydrolysis step, or more likely to the generation of chloride salts interacting with MTBSTFA.We also have shown the negative impact on derivatization of a matrix composed of hydrated sulfates (RioTinto soil sample). After thermal analysis of the sample and identification of the mass loss steps and corresponding evolved species, we have decided to heat the soil in order to eliminate its free water. Wehave shown that this type of water was the main responsible for the non-detection of the amino acids amongst our samples. We also were able to detect amino acids without a heating step, by increasing thequantity of MTBSTFA relatively to the soil quantity. These results are of importance for future analyses on the surface of Mars (SAM, MOMA), and will enable the development of adapted protocols.