MICROFLUIDICS

Le projet MICROFLUIDICS vise à étudier la possibilité de différents scénarios d'origine de la vie (OoL) sur la Terre et sur des exoplanètes et lunes candidates.

MICROFLUIDS (ANR-22-EXOR-0013) est financé dans le cadre de la stratégie France 2030, via l’Appel à projets Axe 4 Exobiologie - PEPR Origins, piloté par l'Agence Nationale de la Recherche (ANR).

Objectifs

Le projet MICROFLUIDICS vise à étudier la possibilité de différents scénarios d'origine de la vie (OoL) sur la Terre et sur des exoplanètes / lunes candidates. Comme aucun laboratoire n'a réussi à synthétiser un système vivant à partir de composés chimiques élémentaires, cela nécessite le développement d'outils de criblage puissants, innovants et rapides qui recréent des environnements planétaires locaux dans une large gamme de conditions (pression, température, concentrations, gradients, etc.) et mesurent les signatures des transitions clés pour l'apparition de la vie : la formation de briques biochimiques (chimie prébiotique), de polymères (complexification de la matière), la compartimentation, l'apparition de réactions autocatalytiques, et la mise en place de processus évolutifs par la sélection naturelle.

Pour atteindre ces objectifs, le projet développe des simulateurs prébiotiques, qui sont des plateformes d'instruments combinant la microfluidique et les techniques analytiques, qui couvrent la diversité des conditions et des étapes de l'évolution chimique mentionnées ci-dessus. La technologie microfluidique permet de :

1. recréer les conditions (p, T, minéralogie, etc.) rencontrées dans les environnements naturels
2. cribler les mélanges réactionnels à haut débit depuis la formation de briques chimiques dans diverses conditions environnementales hydriques (par exemple, dans la vapeur ou la glace des météorites, l'eau liquide ou supercritique des lacs ou des cheminées hydrothermales en eaux profondes) jusqu'à l'auto-organisation de chimies complexes dans des conditions ouvertes (en vrac) ou confinées (milieux poreux) vers la compartimentation.

Impacts

Des attendus scientifiques

L'un des principaux objectifs du PEPR Origins est de comprendre comment la vie peut apparaître et se développer sur une planète, y compris la Terre, les lunes glacées et les exoplanètes. Dans ce projet, nous étudions expérimentalement l'une des transitions les plus critiques et les plus mystérieuses, à savoir le passage de petites substances chimiques à des systèmes évolutifs, finalement compartimentés dans des protocellules ou des milieux poreux. Pour relier ces transitions aux résultats obtenus pour la Terre ou les exoplanètes par d'autres projets du PEPR, nous développerons des microréacteurs qui imitent une large gamme de conditions physico-chimiques et permettent une analyse détaillée de la chimie locale qui se déroule dans ces réacteurs, ainsi que des molécules générées et de leur auto-assemblage éventuel. Nous fournirons ainsi un ensemble d'outils permettant de dire si les conditions déduites de l'observation des environnements planétaires sont compatibles avec celles permettant l'émergence de réseaux de réactions chimiques auto-organisées, telles que mesurées en laboratoire.

Des impacts sociétaux

Les techniques de criblage à haut débit qui seront développées dans le cadre du projet permettront de mettre au point des méthodes puissantes d'évolution dirigée pour la chimie et la biologie. Les applications comprennent le développement d'enzymes hautement spécifiques et robustes pour la détection de pathogènes dans les diagnostics médicaux, la découverte de nouvelles molécules pharmaceutiquement actives (par exemple, des anticorps thérapeutiques), l'évolution dirigée d'organismes synthétiques pour la bioproduction ou la biorestauration. Plus spécifiquement par domaines :

• Sciences médicales : Développement d'enzymes hautement spécifiques et robustes pour la détection de pathogènes dans les diagnostics médicaux, découverte de nouvelles molécules pharmaceutiquement actives (p. ex. anticorps thérapeutiques), évolution dirigée d'organismes synthétiques pour la bioproduction ou la biorestauration.
• Microbiologie / bioprocédés : Nouvelles approches pour la recherche microbiologique à haute pression, par exemple pour des études sur les interactions entre la pollution anthropique et les écosystèmes profonds ou sur de nouveaux métabolismes pour de nouveaux bioprocédés.
• Changement climatique et transition énergétique : Nouveaux outils pour étudier les processus bio-géochimiques impliqués dans l'utilisation des environnements profonds (océans et souterrains) tels que le stockage du CO₂, le stockage de l'énergie, la production d'hydrogène.