Mieux étudier les phénomènes chimiques aux origines de la vie

Détourner la spectrométrie de masse pour préserver l'intégrité de molécules sur une surface.

Comprendre comment des molécules sont adsorbées ou réagissent sur une surface nécessite une analyse aux rayons X sous-ultravide. Mais comment déposer dans l'ultra-vide ces molécules souvent grandes et fragiles sans les endommager ? Pour préserver leur intégrité, les chercheurs du Laboratoire de réactivité de surface (CNRS/UPMC), de l'Institut des nanosciences de Paris (CNRS/UPMC) et de l'Institut de recherches de chimie Paris (CNRS/ENSCP), ont ingénieusement détourné un dispositif de spectrométrie de masse. Ce procédé appelé ionisation par électrodéposition consiste à les vaporiser sous forme de microgoutellettes. Il permet aussi de contrôler leur composition chimique originelle pour les étudier sur la surface. Une avancée qui permettrait des analyses plus fiables de phénomènes chimiques aux origines de la vie. Résultats qui font l'objet de deux publications dans Langmuir et le J. Phys. Chem. C. et qui ouvrent de nombreuses perspectives en ingénierie des bio-interfaces.

L'adsorption est le phénomène de surface par lequel des atomes ou des molécules de gaz ou de liquides se fixent sur une surface solide. Son étude pour des biomolécules telles que les peptides pourrait aider à mieux comprendre les phénomènes chimiques aux origines de la vie. En effet, de récents travaux montrent que la formation des chaînes d'acides aminés se produit à la surface d'éléments solides comme les minéraux.

L'adsorption ne peut être réalisée que sous-ultravide pour permettre aux rayons X de caractériser la nature chimique des molécules sur la surface. Mais ces conditions d'ultra vide imposent souvent une sublimation donc un chauffage des molécules pour qu'elles passent d'un état solide à un état gazeux et qu'elles se fixent sur la surface. Un procédé qui peut entraîner leur destruction ou les endommager. D'où l'idée des chercheurs du Laboratoire de réactivité de surface de trouver une alternative. Toujours sous ultra-vide, ils ont emprunté un procédé utilisé en spectrométrie de masse: l'ionisation par électrodéposition. Cette méthode permet de vaporiser des molécules de grandes tailles et/ou fragiles sans les endommager et de moduler leur arrangement sur la surface en fonction de leur composition chimique. Une démarche qui ouvre des perspectives dans le domaine de l'ingénierie des bio-interfaces.

Références publication:

Christophe Méthivier, Vincent Humblot & Claire-Marie Pradier
UHV Deposition of the Gly-Pro Dipeptide on Cu(110) by Sublimation or Electrospray Ionization
J. Phys. Chem. C. 8 novembre 2016
DOI: 10.1021/acs.jpcc.6b09173

Christophe Méthivier, Hervé Cruguel, Dominique Costa, Claire-Marie Pradier & Vincent Humblot
Tuning the Surface Chirality of Adsorbed Gly-Pro Dipeptide/Cu(110) by Changing Its Chemical Form via Electrospray Deposition
Langmuir 18 novembre 2016
DOI: 10.1021/acs.langmuir.6b03553

Contact chercheur:

Vincent Humblot, Laboratoire de réactivité de surface – Paris