Molécules d'intérêt prébiotique dans des simulations d'évents hydrothermaux : vers la synthèse d'acides n-carboxyliques

par Stéphane Dubant

Thèse de doctorat en Sciences

Sous la direction de Pierre Albrecht.

Soutenue en 2004

à l'Université Louis Pasteur (Strasbourg) .


  • Résumé

    Une des conditions primordiales à l'apparition de la vie sur Terre est l'établissement d'une barrière entre le milieu extérieur (aqueux) et le site des processus nécessaires à la survie et à la reproduction d'un organisme. C'est dans ce cadre que se place cette thèse dont l'un des objectifs principaux est l'étude d'une voie prébiotique de formation en milieu aqueux de composés lipidiques, précurseurs de ces structures membranaires, partir d'unités simples, idéalement en C1 (CO, CO2). Les évents hydrothermaux sous-marins sont une source envisageable pour ces précurseurs de molécules prébiotiques plus complexes. En effet, ces sites où des fluides à haute température issus de la croûte terrestre arrivent en contact avec de l'eau de mer à 2°C environ, sont riches en sels minéraux (sulfures de Ni, Fe, Co. . . ) et gaz (H2S, CO2 notamment) pour lesquels un rôle en chimie prébiotique a été postulé. Cela en fait un modèle géochimique de site nature favorable aux premières étapes de l'évolution chimique conduisant à la formation abiotique de constituants organiques. Nos expériences de simulations ont apporté des indices qui tendent à valider l'hypothèse que la synthèse d'acides n-carboxyliques est probable aux alentours des fumeurs noirs. Nous avons démontré que des conditions expérimentales mettant en jeu H2S et CO en présence de sulfure de nicke permettent la synthèse de thiols allant de C1 à C5, d'acide acétique (et de traces d'acide propionique). La filiation entre les thiols et les acides carboxyliques possédant un carbone supplémentaire a été montrée pour des thiols à chaîne courte comme à chaîne longue. Un ensemble de substrats a été testé dans les conditions de simulations, nous permettant ainsi de proposer un mécanisme impliquant une catayse par le fer ou le nickel. Ces réactions pourraient avoir des implications lors de la diagenèse en milieu anoxique et présentent des similitudes frappantes avec certains processus rencontré dans certains microorganismes anaérobies.

  • Titre traduit

    Formation of prebiotic compounds in hydrothermal settings simulation experiments : toward n-carboxylic acids


  • Résumé

    The encapsulation of organic compounds in membrane-like structures is a key step in the process of life emergece on earth. Carboxylic acids are thought to be the simplest thinkable compounds that could have formed the first prebiotic membranes since they are able to undergo self-assembly into micelles or vesicles provided the concentration is sufficient. However, the prebiotic availability of this type of compounds has not been, so far, much studied. The capacity of metal sulfide (mainly FeS or NiS) to catalyze the reduction of CO2 into CO through the "Water-Gas" shift equilibrium (thans to abiotically generated H2) has been demonstrated as well as its further reduction into methanethiol by H2S. The second point is the capacity of any thiol to undergo homologation reactions leading to both elongated thiols or acids. The vicinity of hydrothermal vents seems an adequate place for our reactions to take place since it provides both heat and various simple compounds (CO2, H2S, metal ions,. . . ). Thus, our laboratory experiments allow us to propose a geochemically realistic reaction pathway that leads from carbon dioxide (or monoxide) to thiols or carboxlic acids with virtually any chain length. The presence of reduced metal species such as Ni0 in a precipitated nickel sulfide slurry has been demonstrated and gives reasonnable mechanistic explanation to all the processes in nowadays natural environment may explain some phenomenom encountered during early anoxic diagenesis. Besides, some striking similarities have been discovered between processes in our experiments and some occuring in anoxic micro-organisms supposed to be ancients.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (157 f.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Notes bibliogr.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université de Strasbourg. Service commun de la documentation. Bibliothèque Blaise Pascal.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : Th.Strbg.Sc.2004;4741
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