Le Centre national de la recherche scientifique est un organisme public de recherche pluridisciplinaire placé sous la tutelle du ministère de l’Enseignement supérieure et de la Recherche. Créé en 1939 et dirigé par des scientifiques, il a pour mission de faire progresser la connaissance et être utile à la société dans le respect des règles d’éthique, de déontologie et d’intégrité scientifique.

Sujet de thèse :
NANOLIFE - Aux frontières entre chimie, géologie, biologie: les NANOstructures naturelles favorisent elles l'oligomérisation des nucléotides et la Formation des brins d’ADN et d’ARN?
L'une des grandes énigmes de la chimie prébiotique concerne l'apparition des polynucléotides, supports moléculaires du code génétique. La vie dépend de la formation de briques organiques simples comme les nucléobases et les nucléotides, qui peuvent se former dans une "soupe primitive". Cependant, la polymérisation de ces briques en acides nucléiques (ADN, ARN) reste mystérieuse, car elle ne peut pas se produire en milieu abiotique sans enzymes. Comment passer cette barrière énergétique ?
Rôle de la surface des minéraux - Résultats préliminaires
L'oligomérisation des nucléotides à la surface des minéraux argileux est une hypothèse étudiée depuis longtemps, mais les mécanismes moléculaires restent mal compris. Les nano-minéraux en créant des milieux confinés pourraient favoriser par sur-concentration, la formation d’oligomères. Les imogolites, des nanotubes naturels présents dans les sols volcaniques, sont particulièrement intéressants. Leur couche externe d'oxyhydroxydes d'aluminium permet des interactions avec des acides organiques et des groupements phosphates, favorisant l'adsorption des monomères et catalysant potentiellement la formation des oligonucléotides.
Des travaux récents ont montré qu’une liaison covalente se crée entre la surface des imogolites et les groupes phosphatés des nucléotides, révélant une réactivité de surface supérieure à celle des argiles (Rose et al, in prep). Mais la formation d’oligonucléotides sur support des nanotubes reste sans réponse. D’autres résultats préliminaires indiquent que des di et tétranucléotides peuvent se former à partir d’agrégats de nucléotide-lipides. Est-ce amplifié en présence d’imogolite ?
Objectifs
Ce sujet de thèse vise à explorer l'oligomérisation des nucléotides et nucléo-lipides sur surface en étudiant si les imogolites peuvent activer le groupement phosphate et former des oligonucléotides en conditions prébiotiques. Différents paramètres seront modulés pour favoriser l'apparition de biopolymères, en particulier les propriétés structurales et de surface des imogolites (surface hydrophiles ou hydrophobes, création de défauts structuraux, incorporation de métaux traces, …). Le / la candidat(e) cherchera à comprendre la formation d’oligonucléotides après 1) adsorption de monomères sur support nanométrique et si 2) des nano-vésicules organiques favorisent par confinement, les interactions entre surfaces minérales et nucléotides.
Le candidat devra :
- Synthétiser des imogolites
- Réaliser des expériences d'adsorption e différents nucléotides, nucléotides-lipides et oligonucléotides
- Utiliser des outils de séparation et de caractérisation comme l'ultrafiltration, la spectroscopie UV-Vis, le dichroïsme circulaire, la spectrométrie de masse haut
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Contraintes et risques :