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 :
Comment la vie est-elle apparue sur Terre ? C’est l’une des grandes questions de la science. Jusqu’à présent l’intérêt s’est principalement porté sur la formation des premières molécules essentielles à la vie, comme les acides aminés, les lipides et les sucres, sans s’interroger sur la source d’énergie qui aurait permis l’apparition de telles molécules.
Dans les êtres vivants, cette énergie est fournie par l’ATP (Adénosine TriPhosphate) ou plus précisément par un déséquilibre ADP/ATP, produit grâce à un processus nommé chimiosmose. Ce mécanisme utilise des déséquilibres en nombre de charge entre l’intérieur et l’extérieur des cellules, produits par des réactions rédox, pour générer de l’énergie. Une hypothèse est que ce processus, présent chez tous les organismes vivants, aurait joué un rôle clé dans l’apparition de la vie.
Le projet PrimLife cherche à tester cette hypothèse. Pour cela, nous recréerons en laboratoire des conditions proches de celles des sources alcalines hydrothermales sous-marines, où des minéraux pourraient à la fois produire de l’énergie par un mécanisme similaire à la chimiosmose et favoriser la formation des premières molécules du vivant.
Ce projet pourrait ainsi démontrer que ces minéraux dans ces environnements extrêmes ont joué un rôle fondamental dans l’émergence de la vie sur Terre

Contexte :
Ce doctorat sera encadré par Simon Duval de l'équipe « Evolution de la bioénergétique » du laboratoire BIP (directeur de thèse) pour les aspects redox et bioénergétiques des membranes minérales, et en collaboration avec Grégoire Danger du laboratoire PIIM pour l'analyse de la formation des molécules organiques et Daniel Ferry pour la caractérisation minérale.

Le laboratoire d’accueil, le BIP, s’intéresse à l'origine de la vie en utilisant l'approche top down en comparant les propriétés des minéraux et des protéines pour la chimiosmose. Ce projet se fera en étroite collaboration avec le PIIM pour la recherche de molécule organique et le CINaM pour la caractérisation minérale.

Le BIP (Bioénergétique et Ingénierie des Protéines) (INSB) représente la pierre angulaire biologique de ce projet transdisciplinaire. Depuis 27 ans, le BIP étudie la diversité des systèmes bioénergétiques. Le groupe possède une grande expertise dans les méthodes biochimiques, biophysiques et électrochimiques. Au cours des 10 dernières années, le groupe s'est de plus en plus concentré sur la recherche liée à l'émergence de la vie, ce qui a conduit à la mise en place d'un projet de recherche transdisciplinaire (biologie/bioénergétique, nanosciences, minéralogie et biogéochimie).

Le Centre national de la recherche scientifique est l’une des plus importantes institutions publiques au monde : 34 000 femmes et hommes (plus de 1 000 laboratoires et 200 métiers), en partenariat avec les universités et les grandes écoles, y font progresser les connaissances en explorant le vivant, la matière, l’Univers et le fonctionnement des sociétés humaines. Depuis plus de 80 ans, y sont développées des recherches pluri et interdisciplinaires sur tout le territoire national, en Europe et à l’international. Le lien étroit que le CNRS tisse entre ses missions de recherche et le transfert vers la société fait de lui un acteur clé de l’innovation en France et dans le monde. Le partenariat qui le lie avec les entreprises est le socle de sa politique de valorisation et les start-ups issues de ses laboratoires (près de 100 chaque année) témoignent du potentiel économique de ses travaux de recherche.

Contraintes et risques :
Le candidat/La candidate aura une formation en biologie ou en chimie et sera responsable de la réalisation du projet au BIP en collaboration avec le PIIM et le CINaM (Centre Interdisciplinaire de Nanoscience de Marseille). Il/Elle produira des analogues de membranes minérales à partir de sources hydrothermales dans les conditions de la Terre primitive dans le laboratoire du BIP. Ces membranes seront caractérisées en détail par microscopie électronique (TEM, SEM) et spectroscopie (Raman, Infrarouge) en collaboration avec le CINaM.
Le candidat/La candidate testera ensuite la formation de molécules organiques en présence d'oxydants (CO₂) et de réducteurs (CH₄, H₂) présents dans les sources hydrothermales primitives, en utilisant la chromatographie (GC-MS, LC-MS) au laboratoire PIIM et la RMN (plateforme IMM). Une étude détaillée des molécules organiques formées au sein des membranes sera réalisée par spectroscopie d'absorption des rayons X au seuil K du carbone (STXM-XANES) au synchrotron SOLEIL (ligne de faisceau HERMES). La caractérisation des différentes phases minérales nécessitera également l'utilisation de la spectroscopie Mössbauer en collaboration avec le LCPM à Nancy.
Le doctorant/La doctorante sera donc amené à effectuer des tâches à Paris et à Nancy pendant la durée de la thèse. Il/Elle servira de lien entre les travaux de biologie/minéralogie au BIP et les analyses chimiques au PIIM. Ce projet requiert un fort intérêt pour la recherche interdisciplinaire et l'émergence de la vie. Des compétences et des connaissances en bioénergétique, en chimie et en analyse physique seront essentielles.