Émergence de l'évolution par auto-assemblage de briques du vivant

Self-assembly based emergence of evolution from life's building blocks

• Auteur / Autrice : Ajay Verma
• Direction : Philippe Nghe
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Chimie Physique
• Date : Inscription en doctorat le 08/10/2021
• Etablissement(s) : Université Paris sciences et lettres
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Chimie physique et chimie analytique de Paris Centre
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chimie Biologie et Innovation
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Ecole supérieure de physique et de chimie industrielles de la Ville de Paris (1882-....)

Mots clés

Mots clés libres

Polymérisation chimique de l'ARN

Évolution moléculaire

Auto-assemblage moléculaire

Séparations de phases associatives

Chemical RNA polymerization

Molecular evolution

Molecular self-assembly

Associative phase separations

Résumé

L'expérience Miller-Urey a révolutionné le domaine de l'origine de la vie en montrant que des mélanges chimiques dans des conditions prébiotiques pouvaient conduire à la synthèse des éléments constitutifs de la vie. Nous voulons aborder l'étape suivante : expliquer comment les briques élémentaires peuvent polymériser et s'auto-organiser en réseaux réactionnels compartimentés capables d'évolution, faisant ainsi le pont entre la physico-chimie et la biologie. Nous mettrons en place une expérience où des mélanges de briques biomoléculaires (d'ARN, de peptides, de lipides) sont soumis à des cycles de séchage-humidification induits par changement de température dans un réacteur ouvert. Ces cycles apportent deux ingrédients clés : une réactivité accrue pendant la phase sèche/chaude, et une compartimentation des réseaux chimiques en vésicules (ou coacervats) pendant la phase humide/froide. Nous étudierons l'émergence de l'évolution, dont la signature est une complexité croissante des biopolymères à travers les cycles et des modifications des propriétés physiques des compartiments corrélées à leur capacité à persister sous sélection.

The Miller-Urey experiment has revolutionized the field of the origin of life by showing that chemical mixtures in prebiotic conditions could lead to the synthesis of life's building blocks. We want to tackle the next step: explain how building blocks can polymerize and self-organize into compartmentalized reaction networks capable of evolution, thus making the bridge between physico-chemistry and biology. We will set-up an experiment where mixtures of biomolecular building blocks (of RNA, peptides, lipids) are submitted to dry-wet and temperature cycles in an open reactor. These cycles provide two key ingredients: enhanced reactivity during the dry/hot phase, and compartmentalization of chemical networks in vesicles (or coacervates) during the wet/cold phase. We will study the emergence of evolution, the signature of which are an increasing complexity of biopolymers across cycles and changes in the physical properties of compartments which correlate with their ability to persist under selection.