Thèse soutenue

Les origines de l’homochiralité : étude par chromatographie bidimensionnelle en phase gazeuse
FR  |  
EN
Accès à la thèse
Auteur / Autrice : Adrien Garcia
Direction : Uwe MeierhenrichCornelia Meinert
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Chimie
Date : Soutenance le 22/11/2021
Etablissement(s) : Université Côte d'Azur
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences fondamentales et appliquées (Nice ; 2000-....)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de chimie (Nice)
Jury : Président / Présidente : Narcis Avarvari
Examinateurs / Examinatrices : Uwe Meierhenrich, Cornelia Meinert, Narcis Avarvari, Frances Westall, Nathanaël Guigo, Caroline Freissinet
Rapporteurs / Rapporteuses : Narcis Avarvari, Frances Westall

Mots clés

FR  |  
EN

Résumé

FR  |  
EN

Qu’est-ce qui provoqua l’émergence de la vie ? Quels sont les processus physico-chimiques impliqués dans la sélection et l’organisation des molécules ayant donné naissance aux premières cellules capables de prendre en charge les principales fonctions métaboliques telles que la croissance et la reproduction ? Depuis des siècles, l’Homme s’est passionné pour ces questions et a élaboré de nombreuses hypothèses et théories scientifiques ou religieuses. Pourtant, elles demeurent, parce que trop complexes, sans réponse certaine à ce jour. La Terre est peuplée de formes de vie très complexes et diversifiées qui néanmoins partagent une propriété naturelle, unique et centrale ne pouvant être ignorée lorsque de telles questions sont abordées : l’homochiralité. En effet, les macromolécules essentielles au vivant telles que l’ADN, l’ARN, les protéines ou encore les phospholipides sont composées d’unités chirales possédant la même symétrie alors que les synthèses énantiosélectives ne sont pas habituelles sans apport biologique. L’origine de cette asymétrie est toujours inconnue pourtant, il s’agit probablement d’une des premières étapes à déchiffrer pour découvrir les origines de la vie. Un consensus scientifique suggère que l’homochiralité est le résultat de deux étapes que sont la rupture de symétrie ou la création de faibles excès énantiomériques par la suite amplifiés. Ce manuscrit est consacré à cette première étape de rupture de symétrie. Deux des processus pouvant engendrer une rupture de symétrie seront abordés ici : l’interaction entre la matière organique et la lumière circulaire polarisée d’une part et entre la matière organique et les matrices minérales d’autre part. Le premier chapitre établit les connaissances actuelles sur les deux sujets. Le deuxième chapitre présente notre approche analytique et décrit le développement de nouvelles méthodes pour l’analyse énantiosélective de mélanges complexes de sucres, famille chimique clé pour les êtres vivants, par chromatographie gazeuse couplée à la spectrométrie de masse à temps de vol. Plusieurs méthodes ont été testées et comparées selon différents paramètres tels que la sensibilité, la résolution énantiomérique, la stabilité et la mesure des excès énantiomériques. Le troisième chapitre examine les minéraux et leur capacité à induire un léger déséquilibre entre les énantiomères d’acides aminés y compris ceux entrant dans la composition des protéines. Certains minéraux présents sur Mars et leur respectif potentiel d’adsorption ont été étudiés de même que l’adsorption énantiosélective des acides aminés alanine et leucine sur quartz, minéral de structure chirale. Dans le dernier chapitre sera explorée l’activité optique de molécules clés à l’état gazeux. Un dispositif à gaz, dont la température et la pression sont contrôlées, a été spécifiquement construit dans cette perspective. Les spectres de dichroïsme circulaire et d’anisotropie de sept acides aminés ainsi que de l’oxyde de propylène, première molécule chirale détectée dans le milieu interstellaire, ont été enregistrés en phase gazeuse où chaque signal est le fruit d’une véritable transition électromagnétique. Ces données, rationalisées grâce à des calculs théoriques, apportent de nouvelles perspectives à la photochimie asymétrique en phase gazeuse dans le milieu interstellaire potentiellement à l’origine de la sélection des acides aminés de configuration L par la vie.