Soutenance de thèse Julien Alleon - 8 décembre 2015 à 14 h 30

Muséum national d'Histoire naturelle

Amphithéâtre de la galerie de Paléontologie

« Impact des processus de fossilisation sur le devenir des signatures moléculaires de micro-organismes »

Résumé

Les processus de fossilisation des biosignatures moléculaires ont constitué le thème central de ce travail de thèse. Identifier l’origine (biologique ou abiotique) de la matière carbonée des roches anciennes est délicat, notamment à cause des conditions de température et de pression que ces roches ont subies au cours de leur histoire géologique, ayant inévitablement transformé les molécules organiques initiales. La double approche adoptée dans le cadre de ce travail de thèse, reposant sur la caractérisation d’échantillons naturels et la simulation des processus de fossilisation au laboratoire, a permis d’apporter un éclairage nouveau sur la potentielle préservation des biosignatures moléculaires de micro-organismes au cours de la diagenèse. L’étude d’échantillons naturels Précambriens a permis de montrer que malgré des températures considérées jusqu’alors comme incompatibles avec la préservation de signatures moléculaires, certaines molécules organiques peuvent être partiellement préservées dans les roches. Ce travail a notamment mis en évidence l’état de préservation chimique et moléculaire exceptionnel des micro-fossiles de la formation de Gunflint malgré des conditions de température subies d’environ 150 °C. Cette préservation pourrait avoir été rendue possible grâce à la matrice minérale siliceuse de ces roches (cherts). Les résultats d’expériences réalisées dans le cadre de ce travail de thèse ont en effet montré que la silicification des micro-organismes permet de limiter considérablement la dégradation de leur signature moléculaire. D’autres minéralogies, tels les carbonates, semblent avoir l’effet opposé. Malgré l’impact délétère que peuvent avoir les températures relativement élevées (300-350 °C), des micro-structures Archéennes présentent des différences morphologiques et moléculaires. Ces observations suggèrent que leurs précurseurs organiques étaient différents (qu’ils aient été biologiques ou abiotiques), ce que semblent confirmer certaines des expériences réalisées dans le cadre de ce travail de thèse.

Abstract

The processes of molecular biosignature fossilization have been at the heart of this PhD work. Identifying the origin (biological or abiotic) of carbonaceous matter in ancient rocks is challenging, mainly because the temperature and pressure conditions experienced by rocks during their geological history inevitably alter organic molecules. The dual strategy adopted for this PhD work, combining caracterization of natural samples and simulation of fossilization processes in the laboratory, has shed new light on the potential preservation of microorganism molecular biosignatures during diagenesis. The study of natural Precambrian samples has notably demonstrated that, despite temperature conditions seen as detrimental to the preservation of molecular biosignatures, organic molecules can be partially preserved during fossilization. In particular, this PhD work has evidenced the exceptional chemical and molecular preser- vation of Gunflint organic microfossils despite they experienced temperature conditions of about 150 °C. This likely results from the protective role played by the silica mineral matrix of these rocks (cherts). Experiments performed during this PhD have shown that silicification of microorganisms allows their molecular signature to be significantly better preserved during diagenesis. Other mineralogies like carbonates seem to have the opposite effect. Despite the damaging impact of (relatively) high temperatures (300 to 350 °C), Archean carbonaceous microstructures exhibit morphological and molecular differences. These observations suggest that their organic precursors were initially different (either biological or abiotic). Experiments performed during this PhD work seem to confirm this hypothesis.

Composition du jury

• Bénédicte Ménez (IPGP, Paris) - Rapporteur
• Juan Manuel García-Ruiz (IACT, Grenade) - Rapporteur
• Adam P. Hitchcock (BIMR, Hamilton) - Examinateur
• Dominic Papineau (LCN, Londres) - Examinateur
• François Robert (IMPMC, Paris) - Directeur de thèse
• Sylvain Bernard (IMPMC, Paris) - Encadrant de thèse