L’Asymétrie des Acides Aminés – AAAs

Une cellule à gaz spécifique sera construite permettant à la fois la mesure des données CD et anisotropiques, et les réactions asymétriques photochimiques. La cellule de gaz, opérant de l'Ultraviolet sous vide jusqu’au Visible, aura une longueur de trajet optique 500 mm. La pression dans la cellule sera contrôlée et la cellule pourra être chauffée jusqu'à 200 °C pour permettre une densité de colonne d'acides aminés en phase gazeuse suffisante. Les spectres de dichroïsme circulaire et de l’anisotropie des acides aminés seront étudiés systématiquement dans la phase gazeuse au synchrotron danois ASTRID 2.

Nous avons développé une cellule à gaz dont la température et la pression sont contrôlées. La cellule est montée sur la ligne de faisceau AU-CD, où les mesures de CD ont été effectuées

Les résultats obtenus sur l’origine des acides aminés et des sucres de ribose en tant que briques constitutives de la vie sur Terre, seront employés dans l’interprétation des données des deux grandes missions spatiales, à savoir la mission cométaire Rosetta-Philae qui perdure encore, ainsi que la mission ExoMars, programmée pour 2020. Meierhenrich est co-investigateur dans ces deux missions (instruments COSAC et MOMA). En conjuguant les données de laboratoire avec celles de l’espace (cométaires et Mars), le projet AAAs vise à impulser en une avancée significative dans la compréhension de l’origine de l’homochiralité biomoléculaire sur la Terre primitive.

Garcia A.D., Meinert C., Sugahara H., Jones N.C., Hoffmann S.V., Meierhenrich U.J.: The Astrophysical Formation of Asymmetric Molecules and the Emergence of a Chiral Bias. Life 9 (2019), 1-21.
www.mdpi.com/2075-1729/9/1/29

Leseigneur G., Garcia A.D., Meinert C., Le Sergeant d'Hendecourt L., Meierhenrich U.J.: Rosetta and ExoMars sur les traces des origines moléculaires de la vie.L'Actualité Chimique 455 (2020), 17-23.
www.lactualitechimique.org/Rosetta-et-ExoMars-sur-les-traces-des-origines-moleculaires-de-la-vie

Pepino R.L., Garcia A.D., Bockova J., Garcia A., Danger G., Meierhenrich U.J., Meinert C.: Les innombrables applications de la chromatographie bidimensionnelle en phase gazeuse. L’Actualité Chimique (2021) in print

Meinert C., Garcia A.D., Meierhenrich U.J., Nahon L., Kaiser R.I., Jones N.C., Hoffmann S.V., d’Hendecourt L.: Photochemical synthesis, chirality and detection of the building blocks of life in ‘simulated’ cometary matter (invited). Astrobiology Science Conference, Seattle, Washington, US, 24–28 June 2019.

Nahon L.: VUV circularly-polarized light in interaction with chiral matter: possible implications for the origin of life’s homochirality (Invited lecture). Bioscience Department of LALN, Los Alamos, USA, 14 November 2019.

Meierhenrich U.J.: Comet and Interstellar Ice and the Molecular Origins of Life. PETRA IV online Workshop (invited). Hamburg, Germany, 2 – 4 November 2020.

Meierhenrich U.J.: 3D Presentation Rosetta Philae – The Detection of Organic Molecules on the Surface of a Cometary Nucleus (invited talk, online conference). GDCh 27th Lecture Conference on Photochemistry, Kiel, Germany 14–15 September 2020.

Meierhenrich U.J.: 3D Presentation Rosetta-Philae – The Detection of Organic Molecules on the Surface of a Cometary Nucleus (invited talk, online conference), Molecular Origins of Life, Munich, Germany, 8–10 July 2020.

Les protéines et les acides nucléiques sont des biopolymères fonctionnels, composés d’unités moléculaires : les L-acides aminés et les D-désoxyriboses. L’origine de l’asymétrie reste mal comprise. La photochimie asymétrique utilisant de la lumière polarisée circulairement peut générer des excès énantiomériques selon un modèle récemment renforcé. Le projet AAAs propose de caractériser les propriétés chiroptiques et stéréochimiques des acides aminés et des aldéhydes chiraux pour la 1ère fois en phase gazeuse dans laquelle les interactions initiales photon-molécules sont supposées avoir lieu. Les spectroscopies de dichroïsme circulaire (CD) et d’anisotropie n’ont jamais été réalisées sur les acides aminés en phase gazeuse.

Une cellule à gaz spécifique sera construite permettant à la fois la mesure des données CD et anisotropiques, et les réactions asymétriques photochimiques. La cellule de gaz, opérant de l'Ultraviolet sous vide jusqu’au Visible, aura une longueur de trajet optique 500 mm. La pression dans la cellule sera contrôlée et la cellule pourra être chauffée jusqu'à 200 °C pour permettre une densité de colonne d'acides aminés en phase gazeuse suffisante. Les spectres de dichroïsme circulaire et de l’anisotropie des acides aminés seront étudiés systématiquement dans la phase gazeuse au synchrotron danois ASTRID 2.

Après l'obtention des données chiroptiques d'acides aminés, nous exposerons les acides aminés dans la phase gazeuse au rayonnement synchrotron intense polarisé circulairement de la ligne de lumière DESIRS au synchrotron SOLEIL en France. L'asymétrie des photons chiraux sera transférée aux acides aminés initialement racémiques en phase gazeuse dans la cellule. Après condensation des acides aminés irradiés, les échantillons seront analysés pour la détermination de l'excès énantiomérique induit. Ces analyses seront effectuées par chromatographie en phase gazeuse multidimensionnelle et énantiosélective à l'Université de Nice Sophia Antipolis. De plus, nous simulerons la photochimie à basse température et basse pression de la formation interstellaire de molécules organiques : les acides aminés (ainsi que des sucres tels que le glycéraldéhyde et les aldopentoses tels que le ribose) seront photo-chimiquement formés à partir de réactifs C1 et N1 tels que le méthanol, l'ammoniac et l'eau, constituant un modèle de glaces interstellaires, en utilisant le rayonnement synchrotron polarisé circulairement sur DESIRS au synchrotron Soleil. Les réactifs seront marqués au 13C pour distinguer les produits photochimiques de possibles contaminants. Le projet AAAs étudiera et caractérisera le transfert d'asymétrie de photons chiraux vers les molécules organiques chirales.

Les résultats obtenus sur l’origine des acides aminés et des sucres de ribose en tant que briques constitutives de la vie sur Terre, seront employés dans l’interprétation des données des deux grandes missions spatiales, à savoir la mission cométaire Rosetta-Philae qui perdure encore, ainsi que la mission ExoMars, programmée pour 2020. Meierhenrich est co-investigateur dans ces deux missions (instruments COSAC et MOMA). En conjuguant les données de laboratoire avec celles de l’espace (cométaires et Mars), le projet AAAs vise à impulser en une avancée significative dans la compréhension de l’origine de l’homochiralité biomoléculaire sur la Terre primitive.