Les mondes-océan du système solaire, qui abritent une grande quantité d’eau liquide sous leur surface glacée, sont aujourd’hui une cible de choix pour la recherche de traces de vie actuelle ou passée en dehors de la Terre. À ce titre, plusieurs missions spatiales sont prévues afin de mieux comprendre la chimie à la surface de ces lunes et d’y rechercher d’éventuelles biosignatures. La mission Dragonfly de la NASA décollera ainsi pour Titan en 2028, tandis que l’ESA a désigné Encelade comme la cible prioritaire de sa prochaine mission à haut budget. Un concept de mission vers Europe est aussi en développement.

La technique plébiscitée pour l’analyse moléculaire in situ est la chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse, qui dispose d’un important héritage issu de précédentes missions spatiales. Associée à une dérivatisation chimique, elle permet de détecter un large panel de composés organiques, notamment ceux à la base de la vie sur Terre : acides aminés, acides gras, bases nucléiques. D’éventuels excès énantiomériques, qui sont susceptibles de traduire une origine biotique des composés, peuvent également être mesurés avec une colonne chromatographique chirale. Mais la transposition de cette technique à l’étude des mondes-océan exige un important travail expérimental, afin de tenir compte des spécificités de ces environnements : c’est tout l’objectif de la thèse présentée ici.

Dans le chromatographe de la mission Dragonfly, les composés sont focalisés sur un piège d’injection à thermo-désorption avant leur analyse. Or, l’adsorbant utilisé lors des dernières missions n’est pas particulièrement adapté aux composés azotés attendus à la surface de Titan et a également tendance à se dégrader, menant à des contaminations contraignantes des analyses. Mon travail a permis de sélectionner le meilleur duo de pièges à employer pour Dragonfly et leurs conditions de désorption optimales, en considérant les contraintes techniques inhérentes à l’application spatiale, les performances de désorption, et la préservation de la chiralité.

Dans les cas d’Europe et Encelade, de hautes concentrations en sels sont attendues dans l’océan et en surface. Ces sels peuvent être préjudiciables à l’analyse, en réduisant le rendement des réactions de dérivatisation chimique, en bouchant les systèmes micro-fluidiques, ou encore en dégradant la phase stationnaire de la colonne chromatographique. Il serait donc judicieux pour tout chromatographe en phase gazeuse embarqué vers l’un de ces corps d’inclure un système dédié au dessalement des échantillons, afin de permettre l’analyse de leur matière organique. Mon travail a consisté à développer et optimiser un tel protocole dans le but de pouvoir l’intégrer, à terme, à un instrument spatial. Son efficacité a été démontrée sur des mélanges de standards, puis confirmée par l’étude d’un analogue naturel d’Europe et d’Encelade, issu d’un lac hypersalin terrestre.

La soutenance s’effectuera en français.

Lieu
Amphithéâtre Gérard Mégie, LATMOS (Guyancourt)

Visio
https://uvsq-fr.zoom.us/j/94043125957?pwd=TVn5qrXPO7bh50XN8LlcXdFbNLb5Yf.1

Franck MONTMESSIN (Président)
Pauline POINOT (Rapportrice)
Véronique VUITTON (Rapportrice)
Christelle BRIOIS (Examinatrice)
Gabriel TOBIE (Examinateur)

Caroline FREISSINET (Directrice de thèse)
Cyril SZOPA (Co-encadrant de thèse)