[Séminaire LATMOS] Chasse à la complexité moléculaire, du laboratoire aux cratères de Titan

Mardi 5 mai, Guillaume Masson (LGPM) nous donnera un séminaire sur la « Chasse à la complexité moléculaire, du laboratoire aux cratères de Titan ». Le séminaire aura lieu à 11h30 au LATMOS à Guyancourt en salle 2202.
Il sera retransmis sur Webinaire pour le personnes qui ne peuvent pas se déplacer ce jour là.

On Tuesday May 5th, Guillaume Masson (LGPM) will give a seminar on « The Hunt for Molecular Complexity: From the Lab to Titan’s Craters ». The seminar will take place at 11:30am in LATMOS Guyancourt in room 2202.
It will be streamed online for those who are unable to attend in person that day.

RESUME :

— Engish below

La mission NASA Dragonfly enverra pour 2028 un drone afin d’explorer la surface de Titan à la recherche de chimie complexe, potentiellement prébiotique. Le drone de Dragonfly sera rempli d’instruments scientifiques dont un analyseur moléculaire, DraMS, le spectromètre de masse (SM). Grâce à son module de chromatographie en phase gazeuse (CPG) conçu au LATMOS en partenariat avec le centre NASA Goddard, DraMS sera en mesure d’élucider la composition moléculaire de la région du cratère de Selk sur Titan. Pour ce faire, DraMS utilisera des protocoles de traitements chimiques des cibles moléculaires (appelés dérivatisation) pour faciliter leur analyse en CPG-SM. On retrouve parmi ces techniques la thermochemolyse, une dérivatisation à haute température déjà utilisée par l’instrument SAM de Curiosity permettant la détection de molécules réfractaires.

Les futures molécules cibles de DraMS incluent notamment les molécules qui composent le vivant telles que les acides aminés, les bases nucléiques, les acides carboxyliques des métabolismes cellulaires, etc., mais aussi potentiellement des molécules plus lourdes et complexes telles que des peptides ou des nucléotides. La potentielle présence de ces molécules dans un environnement comme le cratère de Selk reste inconnue et dépend de l’avancée de la chimie organique ayant eu lieu suite à la fonte de la croute glacée post-impact, l’une des grandes questions dont Dragonfly sera chargé de répondre. De plus, notre capacité à détecter et identifier ces analytes complexes et non volatiles en CPG-SM avec nos techniques compatibles avec l’instrumentation spatiale reste aussi à explorer.

Les études présentées dans ce séminaire tournent autour de la détection des nucléotides qui composent l’ARN et de leur potentielle présence endogène sur Titan. Deux agents de thermochemolyse : l’hydroxyde de tetramethylammonium (TMAH) couramment utilisé dans nos protocoles instrumentaux CPG-SM spatiaux et l’hydroxyde de trimethylsulfonium (TMSH) nouveau réactif candidat pour la mission Dragonfly seront comparés afin d’aider à élire le réactif le plus pertinent à embarquer pour la mission, tout en caractérisant la détection de nucléotides par thermochemolyse couplé à la CPG-SM. La synthèse d’échantillon analogues à l’oasis du cratère de Selk par hydrolyse et radiolyse de tholins et leur analyse dans des conditions « DraMS-like » permettra ensuite de révéler si oui ou non des nucléotides ou autres molécules génétiques pourraient avoir été synthétisées sur Titan et si nous seront en mesure de les détecter avec DraMS.

ENGLISH VERSION

ABSTRACT:
The NASA Dragonfly mission will launch a drone in 2028 to explore Titan’s surface in search of complex, potentially prebiotic chemistry. The Dragonfly drone will be equipped with scientific instruments, including a molecular analyzer, DraMS, and a mass spectrometer (MS). Thanks to its gas chromatography (GC) module designed at LATMOS in partnership with NASA’s Goddard Space Flight Center, DraMS will be able to determine the molecular composition of the Selk Crater region on Titan. To do this, DraMS will use chemical treatment protocols on molecular targets (known as derivatization) to facilitate their analysis via GC-MS. Among these techniques is thermochemolysis, a high-temperature derivatization method already used by Curiosity’s SAM instrument to detect refractory molecules.
Future target molecules for DraMS include, in particular, the molecules that make up living organisms—such as amino acids, nucleic acids, and carboxylic acids involved in cellular metabolism—as well as potentially heavier and more complex molecules such as peptides and nucleotides. The potential presence of these molecules in an environment such as the Selk crater remains unknown and depends on the extent of organic chemistry that occurred following the melting of the post-impact icy crust—one of the major questions Dragonfly will be tasked with answering. Furthermore, our ability to detect and identify these complex, non-volatile analytes using CPG-SM with techniques compatible with space instrumentation also remains to be explored.
The studies presented in this seminar focus on the detection of the nucleotides that make up RNA and their potential endogenous presence on Titan. Two thermochemolysis agents—tetramethylammonium hydroxide (TMAH), commonly used in our space-based GC-MS instrumental protocols, and trimethylsulfonium hydroxide (TMSH), a new candidate reagent for the Dragonfly mission—will be compared to help select the most suitable reagent to carry on the mission, while characterizing the detection of nucleotides via thermochemolysis coupled with CPG-SM. The synthesis of samples analogous to those found in the Selk Crater oasis through the hydrolysis and radiolysis of tholins, followed by their analysis under “DraMS-like” conditions, will then reveal whether or not nucleotides or other genetic molecules could have been synthesized on Titan and whether we will be able to detect them with DraMS.

Previous LATMOS seminars are now available on Youtube:
https://youtube.com/playlist?list=PLVDexVGJCe0duF4LANooppLeGAdmlDRnN&si=mi5wjsxRsKgQQ6iC