Thèse Nouvelles Solutions pour Distinguer les Biominéraux de leurs Équivalents Abiotiques H/F - Doctorat.Gouv.Fr

Établissement : Université Paris Cité École doctorale : Sciences de l'Environnement d'Ile-de-France Laboratoire de recherche : LISA - Laboratoire Interuniversitaire des Systèmes Atmosphériques Direction de la thèse : Benoit LAURENT Début de la thèse : 2026-09-01 Date limite de candidature : 2026-06-30T23:59:59 Une meilleure compréhension des caractéristiques physico-chimiques et de la composition en composés organiques des biominéraux (minéraux formés par des organismes vivants), qui les distinguent de leurs équivalents abiotiques (de même composition minéralogique mais formés dans des conditions excluant la présence d'organismes vivants), est nécessaire pour exploiter ces minéraux particuliers comme indicateurs de la présence d'organismes vivants afin de détecter d'éventuelles traces d'activités biologiques extraterrestres.
Dans cette optique, l'analyse thermique différentielle (DTA) et Rock Eval (RE), toutes deux basées sur la pyrolyse, constituent des approches prometteuses pour les distinguer de leurs homologues abiotiques (minéraux organiques et abiotiques). Les biominéraux présentent une cristallinité plus faible en raison de la présence de défauts cristallins ou d'impuretés, notamment organiques, ce qui entraîne un décalage de la température de décomposition (c'est-à-dire plus basse pour les biominéraux). Associées à l'analyse des composés organiques libérés lors de la pyrolyse (par chromatographie en phase gazeuse - GC - couplée à la spectrométrie de masse - MS), les techniques DTA-GC-MS ou RE-GC-MS peuvent être considérées comme des outils innovants pour la recherche de traces de vie dans les roches extraterrestres.
La recherche de traces de vie éteinte ou existante figure également parmi les priorités de la mission ExoMars 2028 et de l'instrument MOMA (Mars Organic Molecule Analyser). Cet instrument est un système de pyrolyse couplé à un GC-MS et vise à identifier des traces moléculaires ou isotopiques d'activité prébiotique et/ou biologique. La similitude des principes de fonctionnement de ces instruments avec la technique DTA-GC-MS ou RE-GC-MS ouvre donc la voie à des travaux en amont innovants sur l'applicabilité de ces techniques et à l'extrapolation de données issues de celles-ci pour la détection de minéraux liés à la vie.
Les objectifs de ce projet de thèse consistent donc à transposer à l'instrument MOMA les résultats obtenus concernant la distinction entre les biominéraux et leurs équivalents abiotiques par pyrolyse, associée aux techniques DTA-GC-MS et RE-GC-MS. L'équipe MOMA dispose d'un très vaste ensemble d'échantillons de carbonates naturels variés, représentatifs de nombreux environnements terrestres dans lesquels la vie microbienne est liée à la formation de biominéraux. Le doctorant aura donc accès à cet ensemble d'échantillons. Un autre objectif de cette thèse est l'analyse de la matière organique piégée dans la structure cristalline des biominéraux. En effet, lors de la croissance d'un biominéral, de la matière organique peut être piégée dans sa structure cristalline (des micro-organismes liés à la croissance minérale d'un biominéral peuvent parfois être involontairement piégés dans sa structure). La principale observation relative à cet effet est que cette matière organique est « libérée » par pyrolyse lors de la dégradation thermique du biominéral. Ainsi, outre l'étude des différences de températures de dégradation thermique entre les biominéraux et leurs équivalents abiotiques, cette thèse s'est également penchée sur les températures de craquage de la matière organique. Ces températures varient selon qu'il s'agit d'un biominéral ou d'un minéral organo-minéral/abiotique et pourraient également constituer un indicateur de biogénicité. À cette fin, ces d'échantillons seront analysés dans notre laboratoire à l'aide d'un système GC-MS de type MOMA.
Recherche d'indices de vie sur Mars dans le cadre de la mission Exomars 2028 1) analyser les minéraux biotiques et abiotiques à l'aide de techniques de pyrolyse, notamment la DTA-GC-MS et la RE-GC-MS ; 2) étudier le piégeage et la libération de la matière organique au sein des structures minérales ; 3) mettre au point une approche statistique visant à optimiser la discrimination des biominéraux ; et 4) extrapoler les données à l'instrument MOMA à bord du rover de la mission ExoMars 2028 Chimie analytique, études statistiques

Geologie, géochimie, chimie analytique