Projet ANR-15-CE31-0010 – PREBIOM : Terre primitive - Interactions entre biomolécules et minéraux de l'hydrothermalisme océanique
Programme : Défi de tous les savoirs (DS10) 2015
Année de financement : 2015
Coordinateur du projet : Madame Isabelle Daniel (UNIVERSITE LYON 1 CLAUDE BERNARD)
Montant : 353392.0 euros
Date de début : 2015
Durée : 42 mois
Résumé : La question de l’origine de la vie est vaste, y répondre est difficile et nécessite d’intégrer de nombreux concepts de disciplines variées telles que la biologie, la chimie, l’astrophysique et les sciences de la Terre et des planètes. L’objectif de ce projet n’est évidemment pas de résoudre l’origine de la vie mais de cibler un aspect gérable en trois années et demi. Il s’agit de la concentration des briques élémentaire de la vie tels que les acides aminés et les nucléotides sur les surfaces minérales à un niveau suffisant pour la polymérisation, qui une étape indispensable pour former les premiers proto-biopolymères des protéines et d’acides nucléiques. Nous n’excluons pas les autres possibilités pour le développement de la Vie, mais nous allons explorer en priorité expérimentalement et théoriquement la chimie à la surface de minéraux très bien caractérisés. Le projet PREBIOM (Primitive Earth Biomolecules Interacting with Oceanic Minerals) est centré sur les minéraux qui étaient présents dans l’océan Hadéen aux conditions de pression et de température des systèmes hydrothermaux océaniques. Nous avons identifié une série de minéraux qui résultent de l’altération hydrothermale des péridotites, komatiites, basaltes et gabbros. Sont inclus les serpentines, le talc, la brucite, les argiles riches en fer et en magnésium telles que la nontronite et la saponite, les oxydes et les sulfures de fer. Nous mesurerons les isothermes d’adsorption à pression ambiante lorsqu’elles ne sont pas encore disponibles ainsi qu’en conditions hydrothermales. A notre connaissance, l’adsorption de molécules organiques n’a pas été étudiée en conditions hydrothermales alors que la synthèse hydrothermale de molécules organiques permet pourtant d’accéder à des mécanismes réactionnels plus faciles pour la condensation et la polymérisation de biomomécules. L’interprétation des isothermes d’adsorption sera complétée par des analyses in situ et ex situ des molécules adsorbées et par des calculs théoriques. L’ensemble devrait conduire à une compréhension détaillée des mécanismes réactionnels de condensation, d’adsorption et de polymérisation en conditions hydrothermales. En plus des minéraux cités ci-dessus, les isothermes d’adsorptions seront également mesurées sur de la silice haute surface en tant que matériau modèle d’une part et d’autre part sur des échantillons naturels de fumeurs blancs et noirs, représentatifs des trois types de contextes hydrothermaux océaniques connus à ce jour. Le consortium PREBIOM est interdisciplinaire, avec cinq partenaires (LGL, Lyon ; LRS, Paris ; PhENIx, Paris ; LIEC, Nancy ; JHU/GL-CIW, Washington, USA), tous déjà impliqués dans l’étude des interactions entre molécules organiques et surfaces minérales. Certains partenaires ont déjà travaillé ensemble. Le consortium a été étendu et implique à présent des savoirs faire expérimentaux, analytiques et théoriques en minéralogie, chimie, chimie physique et géologie. La collaboration entre expérimentateurs et théoriciens est inédite sur ce sujet. Le projet PREBIOM conduira sans aucun doute à des résultats importants, fondamentaux sur la condensation et la polymérisation dans des conditions jusque là inexplorées mais qui étaient probablement celle qui ont prévalu lors de la synthèse organique abiotique des protéines et des acides nucléiques de longueur de chaine modeste. Ces résultats constituent également un socle pour les modélisations (géo)chimique et thermodynamique de l’origine de la vie. La sélection éclairée des surfaces minérales, des biomonomères et des conditions thermodynamiques permettra certainement d’apporter des contraintes sur l’environnement géologique qui a pu permettre certaines étapes de l’émergence de la vie. Les résultats de ce projet seront largement communiqués au travers de publications, de communications à des conférences internationales et retiendront peut-être l’attention du grand public généralement curieux de l’origine de la vie.