BON Mathilde : Caractérisation moléculaire de micro- et macro-fossiles par spectrométrie de masse à l’échelle cellulaire

Résumé de thèse : L’origine de la biomasse fossile des roches très anciennes reste difficile à évaluer en raison de la simple morphologie des microorganismes fossiles qui la composent. Obtenir des signatures moléculaires à l’échelle du microorganisme fossile individualisé permettrait de mieux décrire l’évolution de la biodiversité des microorganismes depuis 3,5 milliards d’années. De la même manière, l’identification de biomacromolécules fossiles à l’échelle des différents tissus permettrait de contraindre la nature des plus anciens macroorganismes fossiles, telles que les premières plantes terrestres.

La technique de spectrométrie de masse en temps de vol des ions secondaires (ToF-SIMS) a permis de mettre en évidence des biomacromolécules telles que la mélanine ou des dérivés d’hémoglobine dans des macrofossiles. Ce projet vise à développer plus avant ce type d’analyses moléculaires des fossiles jusqu’à l’échelle cellulaire. Nous couplerons des informations obtenues par ToF-SIMS résolue jusqu’à l’échelle sub-micrométrique, à celles obtenues par spectrométrie de masse conduite à micro-échelle sur un instrument innovant couplant désorption laser et ionisation laser (µL2MS), que nous développons à Lille. Les paramètres analytiques des deux types d’instruments devront être finement réglés afin de maximiser l’information moléculaire obtenue dans les spectres de masse. Sur l’instrument µL2MS, plusieurs choix de longueurs d’ondes de désorption et/ou ionisation laser seront à tester, et une source d’ionisation vacuum-UV sera ajoutée à l’instrument existant.

Nous analyserons une collection exceptionnelle de fossiles âgés de ~60 à ~460 millions d’années incluant du phytoplancton, des microorganismes phototrophes benthiques, des poissons, des insectes et des plantes. L’objectif est de décrypter la composition des (micro)fossiles (et de leurs ultrastructures/tissus) individualisés en termes de dérivés de biomacromolécules (algenane, cellulose, peptidoglycane, chitine, collagène…). Des enrichissements en porphyrines issus de chlorophylles seront aussi recherchés ainsi. Ce couplage moléculaire/morphologie contraindra l’affinité de ces organismes et permettra in fine de chercher leurs formes les plus anciennes. Les techniques ici appliquées à la paléontologie sont transposables à l’exobiologie (un spectromètre de masse par désorption-ionisation laser sera par exemple prochainement envoyé sur Mars).

BON Mathilde

Directeur(s) de thèse : K. Lepot (LOG) - Y. Carpentier (PhLAM) - T. Vandenbroucke (Ghent)