Ionisation des bases d’acides nucléiques

Martin Schwell

Ionisation des bases d’acides nucléiques : un chemin pour stabiliser ces molécules dans les régions HI ?

Dans la décade passée nous avons étudié la photochimie des petites molécules prébiotiques dans l’ultraviolet du vide (VUV). La motivation pour nos travaux est issue d’un des grands questionnements exobiologiques, à savoir quelle est la stabilité de ces molécules dans différents milieux extraterrestres vis-à-vis des champs électromagnétiques qui y règnent. Les techniques utilisées par notre groupe sont la spectrométrie de masse à photoionisation (PIMS), la spectroscopie de fluorescence induite par rayonnement synchrotron (FIRS) et la spectroscopie photoélectronique (PES). Grâce à la technique PIMS nous avons pu déterminer par photoionisation, pour beaucoup de molécules prébiotiques, les énergies d’ionisation (IE) et les énergies seuil de formation des fragments cationiques formés par ionisation dissociative dans le domaine d’énergie de 6 à 23 eV (lamba = 56 à 207 nm). Beaucoup de ces valeurs étaient inconnues auparavant. Nous montrons que les monocations des sept bases N-hétérocycliques que nous avons étudiées (dont trois sont des bases de l’ADN) sont stables même lorsqu’ils sont formés avec une énergie interne (Eint) élevée. Par exemple, le cation parent de l’adénine (m/z = 135) est stable entre 8.2 et 11.56 eV (140-107 nm, Eint = 3.36 eV). Le chemin de fragmentation ionique le plus bas en énergie consiste en la perte de l’acide cyanhydrique (HCN). La stabilité relative des cations des bases N-hétérocycliques étudiées est probablement liée à leur système aromatique qui serait capable de stabiliser une charge positive. Dans un contexte astrophysique, les cations formés pourraient recombiner ultérieurement avec des électrons lents afin de reconstituer la forme neutre de la base.

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Pour en savoir plus :

• Schwell M., Jochims H.-W., Baumgärtel H., Dulieu F., and Leach S. (2006) VUV photochemistry of small biomolecules. Planetary and Space Science 54, 1073-1085.
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PS : Les régions « HI » sont celles dans le milieu interstellaire ou le H est neutre (contrairement à des régions « HII » ou H est ionisé).

Dans les régions HI, la limite des photons disponible est 13.6 eV – parce que tous les photons supérieures à cette énergie quantique sont utilisés pour ioniser le H. Il s’agit donc des régions qui sont d’office déjà « prototégés » des photons X.