Projet ANR-15-CE31-0003 – M6fossils : Identification moléculaire, minéralogique, morphologique et isotopique des micro- et macrofossiles aux échelles micro et nano.
Programme : Défi de tous les savoirs (DS10) 2015
Année de financement : 2015
Coordinateur du projet : Monsieur Kevin Lepot (Laboratoire d'Océanologie et de Géosciences)
Partenaires : Laboratoire public
Montant : 340000.0 euros
Date de début : 2015
Durée : 48 mois
Résumé : Notre objectif est de contraindre la co-évolution de la vie et des environnements sur la Terre primitive, en ciblant cinq jalons de l’évolution de la vie (entre 3,4 Ga: milliards et 400 Ma: millions d’années) liés avec des changements drastiques des conditions d’oxydoréduction. L’identification des fossiles de cette période a été limitée par (1) leur simple morphologie, (2) des rapports isotopiques du carbone ambigus, (3) la difficulté à corréler un fossile avec les marqueurs moléculaires issus de la roche totale, (4) la difficulté à corréler les fossiles avec les indicateurs géochimiques des métabolismes issus de la roche totale. Nous briserons ces verrous en combinant des caractérisations à micro- et nano-échelles des fossiles. Nous développerons de nouvelles microanalyses moléculaires : la Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry (ToF-SIMS), et la microscale Laser-desorption Laser-ionization Mass Spectrometry (µL2MS). Ces techniques innovantes nous permettrons, pour la première fois, d’extraire une information moléculaire (biomarqueurs ou biopolymères) d’une cellule fossile isolée, et de distinguer des cellules voisines ainsi que leur anatomie. La résolution spatiale de ces analyses permettra d’identifier les possibles contaminations de laboratoire ou météorisations. Des nano-analyses (spectro)microscopiques permettront d’analyser l’anatomie, la matrice minérale (pour évaluer les déformations post mortem), et les biominéraux. Les signatures métaboliques seront recherchées avec des analyses isotopiques (micro + roche totale) de la matière organique et des biominéraux. Ce projet s’appuie sur l’expertise des participants en géochimie (organique, isotopique), paléontologie, minéralogie, spectrométries de masse et spectroscopies, développements analytiques. 
(A) Nos échantillons permettront d’évaluer les transformations diagénétiques et métamorphiques, car : i) tous les fossiles sont préservés dans du quartz, ii) leur gradient d’âge est corrélé avec un accroissement de maturité organique et de recristallisation des minéraux, iii) les échantillons de 412 Ma à 1,6 Ga contiennent des microfossiles comparables (ex : cyanobactéries, algues). (B) Les échantillons de 412-410 Ma vont nous permettre de construire une base de données d’empreintes moléculaires à microéchelle sur une large diversité de microorganismes (cyanobactéries, algues, champignons) et de cellules spécialisées de macrofossiles (plantes, animaux), corrélée à une nano-imagerie anatomique. Cela documentera la composition et la structure des cellules de certaines des plus anciennes plantes et informera sur l’évolution des biopolymères, dont l’évolution de la lignine qui a déclenché une augmentation de la pO2 (pression partielle O2). (C) Nous comparerons la morphologie de microfossiles (identifiés versus ambigus) dans des roches âgées de 800-700 Ma avec des critères moléculaires, texturaux et isotopiques. Nous espérons identifier l’importance relative des cyanobactéries et des algues dans la production photosynthétique afin d’évaluer le rôle de l’évolution des algues dans l’augmentation de la pO2 (Neoproterozoic Oxygenation Event) qui a conduit à l’évolution de la vie multicellulaire. (D) Nous caractériserons des assemblages fossiles de ~1,6 Ga (plus grande maturité thermique), contemporains des plus anciens eucaryotes fossiles, pour contraindre la production primaire durant une période de pO2 réduite. (E) Nous étudierons les assemblages de microfossiles du Great Oxygenation Event (et de ses séquelles, entre 2,45-1.8 Ga) afin de contraindre les métabolismes dans des environnements aux rédox et pO2 fluctuants, en focalisant sur la biominéralisation du fer associée aux conditions ferrugineuses de l’océan de cette époque. (F) Les structures organiques de 2,7 Ga et les microfossiles de 3,4-3 Ga seront étudiés pour documenter la production primaire et les métabolismes du S et du CH4 associés aux environnements anoxiques et ferrugineux avec possible production précoce d’O2.