Conférence Grand Public

Sur la trace des molécules fossiles. Ou la naissance et l’évolution d’une science racontée par l’un de ses pionniers.

Par Geoffrey Eglinton

Jeudi 30 août 2012 au Muséum d’Orléans. Entrée gratuite. Conférence en anglais. 

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Résumé :
Je compte présenter de vieilles photos, données et films historiques datant de plus d’un demi-siècle et racontant l’histoire de mon implication personnelle sur la trace des molécules fossiles, aussi appelés biomarqueurs moléculaires. L’histoire est parsemée de développements techniques, très novateurs à leur époque, tels que des spectromètres à infra rouge (IR), des chromatographes, des pyrolyseurs, des spectromètres de masse, qui nous ont permis de trouver et identifier des molécules organiques préservées dans des fossiles, des sédiments anciens ou des pétroles.
Commençons par l’installation du premier spectromètre IR dans le Département de Chimie de l’Université de Glasgow en 1954, suivi en 1959 de nos premiers chromatographes qui permettent de séparer des mélanges de n-alcanes. Ce développement a motivé une expédition aux Îles Canaries, en 1960, avec Dick Hamilton, équipés d’un spectromètre IR et d’un chromatographe. Notre but était de chercher la preuve d’une évolution de type Darwinienne dans la systématique des n-alcanes des cires des plantes endémiques. Cela revenait à étudier des différences subtiles dans la distribution des n-alcanes, au lieu de se focaliser sur la forme des becs de pinsons !
Et si cette approche chimiotaxonomique pouvait être utilisée pour rechercher des évidences de vie passée à partir de molécules fossiles préservées dans des sédiments anciens ?
En 1963 je suis parti une année à l’Université de Californie à Berkeley pour fonder un laboratoire dédié à la géochimie organique et plonger dans l’univers des hydrocarbures isopréniques du Green River Shale (d’âge Eocène), puis de la formation de Nonesuch Shale, vieille d’1 milliard d’années. Preuve que les molécules fossiles résistent bien au temps !
De retour à Glasgow en 1966, nous installons notre premier couplage entre un chromatographe en phase gazeuse et un spectromètre de masse ; le « LKB » suédois – ce qui permet d’obtenir des spectres de masse sans avoir à isoler les molécules. Avec l’arrivée des réactifs de dérivatisation, le champ des possibles s’élargissait : hydrocarbures, alcools, acides… de nombreux biomarqueurs intacts, à la stéréochimie préservée, se déversaient de cette boite de Pandore !
Et voici qu’un weekend de vacances, un étudiant, Bill Henderson, a révolutionné la discipline en connectant directement la colonne capillaire à la source du spectromètre, sans pompe ou séparateur de gaz. Les molécules apparaissent depuis comme des pics nets au lieu de grosses bosses !
Nous sommes ensuite partis pour Bristol en 1968 pour développer  la recherche de composés organiques dans de la poussière lunaire, dans le cadre du Programme Apollo. Nous avons d’ailleurs pu trouver du méthane lunaire ! Par la suite, nous avons poursuivi le développement de méthodes permettant l’étude de molécules fossiles avant de les appliquer à l’exploration pétrolière, au suivi environnemental du DDT ou à l’analyse détaillée des lipides dans des carottages marins (Deep Sea Drilling Project et Ocean Drilling Project).
Nous avons également rejoint plusieurs projets collaboratifs de recherche, comme par exemple celui avec l’équipe de Strasbourg qui permit de caractériser et d’expliquer la présence ubiquiste des hopanes dans les sédiments. Le développement de la chromatographie en phase gazeuse à haute température a permis l’analyse d’alcénones avec 37 atomes de carbone, ce qui a débouché en 1986 sur la définition de  l’indice Uk37 qui témoigne de la température de surface des eaux océaniques. Le développement de cet indice est à l’origine de la mise en évidence de modifications de température très brèves lors de la dernière période glaciaire-interglaciaire. Nous, géochimistes organiciens, pouvions enfin avoir notre place et rejoindre dignement la communauté des géosciences !
Récemment, en collaboration avec l’équipe de Jürgen Rullkötter à Oldenburg, nous avons exploré l’utilisation de la distribution des n-alcanes et de leurs compositions isotopiques du carbone pour caractériser les principaux biomes du continent Africain (forêt tropicale, régions boisées, savanes, déserts, etc). Notre but est de générer de meilleurs estimations concernant l’apport végétal en plantes de type C3 ou C4 dans les sédiments du SE de l’Océan Atlantique durant le Quaternaire supérieur.