Thèse soutenue

Application de la dérivatisation au MTBSTFA/DMF et de la thermochémiolyse au TMAH à la recherche in situ de composés organiques martiens
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Auteur / Autrice : Yuanyuan He
Direction : Arnaud Buch
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Génie des procédés
Date : Soutenance le 21/01/2021
Etablissement(s) : université Paris-Saclay
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences Mécaniques et Energétiques, Matériaux et Géosciences
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de génie des procédés et matériaux (Gif-sur-Yvette, Essonne)
référent : CentraleSupélec (2015-....)
Jury : Président / Présidente : Filipa Lopes
Examinateurs / Examinatrices : Laurent Remusat, Grégoire Danger, Cornelia Meinert, Katell Quénéa, Cyril Szopa
Rapporteurs / Rapporteuses : Laurent Remusat, Grégoire Danger

Mots clés

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Résumé

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La recherche de biosignatures sur Mars fait parti des sujets scientifiques populaire à la fois dans le grand publique mais également au sein de notre communauté scientifique. Les instruments Mars Organic Molecule Analyzer (MOMA) et Sample Analysis at Mars (SAM) respectivement à bord des rovers Rosalind Franklin (Exomars 2022) et Curiosity (Mars Science Laboratory), sont capables de détecter la matière organique présente en surface et subsurface à des concenrtations inférieures au ppb. Afin d’identifier la matière organique, ces deux instruments utilisent la pyrolyse couplée à de la chromatographie gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (Pyr-GC/MS). Afin d’analyser la matière organique refractaire les agents de thermochémiolyse, le tétraméthylammonium hydroxyde (TMAH) et de foncitonnalisation, le N-tert-butyldiméthylsilyl-N-méthyltrifluoroacetamide (MTBSTFA) mélangé avec son solvant le N,N-dimethylformamide (DMF) sont utilisés. Cependant, la mise en évidence récente de composés fortement oxydant (perchlorate) à compliqué l’analyse des résultats obtenus par l’expérience SAM. En efet, le MTBSTFA/DMF, en plus de ses sous produits de décomposition peut réagir à haute température avec les perchlorates présents dans le sol martien. Le mélange MTBSTFA/DMF est donc une possible source de carbone correspondant à certains composés organiques qui ont été détectés sur Mars par SAM. Par conséquent, les sous-produits de la dégradation des réactifs avec et sans perchlorates ont été listés et référencés, et des voies possibles de dégradation des réactifs ont été proposées.La thermomchémolyse au TMAH a recemment étéutilisé à bord de SAM pour analyser un echantillon prélévé à GR. Afin d’aider à l’interprétation de ces nouveaux resultats nous avons utilisé la thermochemiolyse au TMAH pour analyser des composés organiques d’intéret pur et d’autres contenus dans des échantillons naturels. Parmis les composés organiques testés nous avons inclus des biosignatures telles que les acides deoxyribonucleique (ADN) et ribonucleique (ARN) qui ont certainement été à la base de la formation de la vie sur Terre. Nous les avons étudiées seules et encapsulées dans leur cellule afin de mimmer au plus prês leurs conditions naturelles. Les températures de thermochimolyse ont alors été étudiées et optimisées. Les bactéries extrémophiles étudiées dans ce travail comprennent les cyanobactéries (Chroococcidiopsis cubana), les anctinoctériens (Rubrobacter radiotolerans) et l’archée halophile (Halobacterium salinarum). Des fragments d’ADN ou d’ARN ont alors été détectés. Parmis eux les dérivés de l’adénine sont les plus faciles et ont la plus grande abondance par rapport aux autres nucléobases. Cependant, les principaux composés détectés dans ces échantillons naturels sont les acides gras tels que le glucopyranoside, l’un des composés détectés majoritairement dans les trois bactéries extrémophiles utilisées. Les résultats ont démontré que la thermomchémolyse au TMAH pouvait être une méthode chimique efficace pour détecter des signatures de vie sur Mars et d’autres planètes lors de futures missions spatiales.