Offre de thèse : Développement d’une nouvelle plateforme « omics » intégrée pour la compréhension de l’origine de la vie

Ce projet serait sous la direction de : Mmes. Pauline POINOT et Claude GEFFROY

Unité de recherche : IC2MP – équipe E-Bicom

Ecole doctorale : Rosalind Franklin – énergie, environnement, bio santé

Intitulé du sujet : Développement d’une nouvelle plateforme « omics » intégrée pour la compréhension de l’origine de la vie

Mots clés : Chimie analytique, Origine de la vie, Exobiologie

Candidatures: jusqu’au 26/05/25

Toutes les informations sont à retrouver ici.

Résumé :

Avec l’émergence des sciences « omiques », des technologies d’analyse ultra-sensibles et ultra-résolutives ont été mises au point. Grâce à ces nouvelles technologies, nos connaissances des processus biologiques ont été considérablement approfondies à l’échelle moléculaire. Malgré leur polyvalence, ces outils de chimie analytique sont très souvent optimisés en vue d’étudier, à un temps donné, une classe donnée de molécules appartenant aux métabolites (acides aminés, sucres…) ou aux biopolymères (protéines, ARN/ADN…).

Le.la doctorant.e développera une plateforme combinant des systèmes GC-Q-Orbitrap et UPLC-Q-Orbitrap multidimensionnels, chacun connecté à un réacteur. Dans ce réacteur, des systèmes chimiques/biologiques dynamiques évolueront et leur composition moléculaire sera surveillée. Grâce à cette plateforme, le doctorant analysera les réseaux moléculaires apparaissant dans les phases gazeuse et liquide (1) d’échantillons prébiotiques, (2) de la phase soluble d’échantillons de météorites ou de comètes, ou (3) de systèmes biochimiques ou biologiques simples (par exemple, enzymes, lysosomes/exosomes, bactéries).

En outre, le.la doctorant.e traitera les données sous forme de réseaux moléculaires, via des logiciels d’analyse de données de spectrométrie de masse en tandem (MS2) actuellement utilisés en métabolomique afin d’identifier des réseaux représentatifs d’une transition chimie/biochimie/biologie à différentes échelles (moléculaire, cellulaire, organisme). Les réseaux moléculaires « primitifs » ainsi obtenus pourraient alors servir de modèles pour discriminer un système purement chimique d’un système biochimique/biologique, dans tout échantillon primitif et/ou extraterrestre (Mars Sample Return). À terme, les données obtenues au cours de ce projet pourraient contribuer à élucider des processus catalytiques ou autocatalytiques primitifs qui auraient pu précéder les systèmes vivants sur notre Terre primitive.

The emergence of metabolomics, lipidomics and proteomics led to the development of powerful analytical technologies that greatly improve our ability to analyse specific molecules in complex matrices. Regardless application fields (e.g. biology, pharmaceutics, environment, or even astrobiology), instruments have been designed for the detection of hundreds of molecules belonging to one or other of the classes so far (either element, metabolites, proteins and other biopolymers). In this context, the objective of this project is to develop the first
integrative instrument merging different analytical units into a single platform to analyse in one pot building block//polymer continuums in dynamic and/or catalytic samples. Fitted with molecular network data treatment, this instrument should allow to highlight molecular patterns specific to catalytic or autocatalytic events in prebiotic model samples, and to use these patterns for discriminating biological from chemical processes in any extraterrestrial samples (Mars Sample Return).
The PhD student will develop the platform that would combine GC-Q-Orbitrap and multidimensional UPLC-Q- Orbitrap systems, each connected to a reactor. In this reactor, dynamic chemical/biological systems will be evolving, and their molecular composition monitored. Through the platform, the PhD student will analyse the molecular networks arising in both the gas and liquid phases of (1) prebiotic samples, (2) soluble phase of meteorite or comet samples, or (3) biochemical or simple biological systems (e.g. enzymes, lysosomes/exosomes, bacteria). For that, the PhD student will perform data processing and construct molecular networks arising in these whole samples. This will be possible through tandem mass spectrometry (MS2) data curation and analysis software currently used in metabolomics. By doing so, we could identify networks specific to chemistry / biochemistry / biology transition at different scales (molecular, cellular, organism). These molecular networks patterns could further be used to highlight a possible biological activity in any extraterrestrial samples. Ultimately, the data obtained during this project could participate in elucidating primitive catalytic or autocatalytic processes that could have preceded living systems on our primitive Earth.