Non-enzymatic metabolic processes to understand the origin of life

Étude de processus métaboliques non enzymatiques vers une compréhension de l’origine de la vie

• Auteur / Autrice : Elodie Chevallot-Béroux
• Direction : Joseph Moran
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie catalytique
• Date : Soutenance le 28/11/2019
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de science et d’ingénierie supramoléculaires (Strasbourg)
• Jury : Président / Présidente : Petra Hellwig
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Joseph Moran, Petra Hellwig, Robert Pascal, Pierre Strazewski
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Robert Pascal, Pierre Strazewski

Mots clés

Mots clés contrôlés

Estérification

Cycle de Krebs

Acides aminés -- Métabolisme

Origine de la vie

Évolution

Métabolisme

Mots clés libres

Chimie prébiotique

Métabolisme

Cycle de Krebs inverse (ou rTCA)

Voie de Wood-Ljungdahl (ou AcCoA)

Thioesters

Prebiotic chemistry

Metabolism

Reverse Krebs cycle (or rTCA)

Wood-Ljungdahl pathway (or AcCoA)

Thioesters

Résumé

L’origine de la vie est l’un des plus grands mystères non résolus, sur lequel se sont penché de très nombreux scientifiques et philosophes. Aujourd’hui, deux hypothèses majeures se sont développées : la première porte sur la synthèse de molécules complexes (semblables à l’ARN), qui aurait permis par la suite l’apparition des différentes fonctions biologiques. La seconde porte sur le développement d’un métabolisme primitif, ensemble de réactions chimiques à partir de molécules très simples, qui aurait permis la naissance d’une première forme de vie sans enzymes. Ce travail de thèse supporte cette deuxième hypothèse, démontrant le possible développement de deux voies métaboliques, le cycle de Krebs inverse (ou rTCA) et la voie de Wood-Ljungdahl (ou AcCoA), considérés comme primitives et permettant la synthèse d’intermédiaires universelle pour la biochimie, dans un environnement prébiotique à partir de CO2 et de métaux. De plus, une méthode permettant la synthèse de thioesters, intermédiaires supposés nécessaire à l’évolution du métabolisme, est présenté ainsi que son intégration dans un réseau réactionnel complexe semblable au métabolisme.

The origin of life is one of the greatest unsolved mysteries, which has been studied by many scientists and philosophers. Today, two major hypotheses have been developed: the first concerns the synthesis of complex molecules (similar to RNA), which would have subsequently led to the appearance of the various biological functions. The second is the development of a primitive metabolism, a set of chemical reactions based on very simple molecules, which would have allowed the emergence of a first life form without enzymes. This thesis work supports this second hypothesis, demonstrating the possible development of two metabolic pathways, the reverse Krebs cycle (or rTCA) and the Wood-Ljungdahl pathway (or AcCoA), considered primitive and allowing the synthesis of universal intermediates for biochemistry, in a prebiotic environment from CO2 and metals. In addition, a method for the synthesis of thioesters, intermediates presumed necessary for the evolution of metabolism, is presented as well as its integration into a complex reaction network similar to metabolism.