L’auto-assemblage micro-compartimental comme moteur de la sélection, de l’adaptation et des processus complexes dans les réseaux dynamiques à base d’imines

Cette thèse visait à utiliser la plateforme offerte par la chimie des systèmes afin de mieux comprendre les règles de sélection qui gouvernent l’émergence de micro-compartiments agissant comme des protocellules ; incluant leur composition, leur structure et leur fonctionnalité catalytique, pour finalement initier une évolution chimique. Premièrement, nous avons conçu une famille d’aldéhydes qui forment efficacement des imines dans l’eau, offrant ainsi un modèle expérimental basé sur la chimie covalente dynamique, lequel nous a permis d’explorer la sélection au sein d’une bibliothèque covalente dynamique où la diversité est inscrite dans les constituants iminiques. Deuxièmement, nous avons étudié comment ces derniers peuvent interagir avec des micro-compartiments micellaires, fournissant un mécanisme de sélection qui gouverne le résultat des réseaux réactionnels. Troisièmement, et plus important encore, sur la base de ces résultats, nous avons mis en évidence que la formation de protocellules sélectionne ses constituants dans un ensemble de compétiteurs, permettant une sélection qui déclenche l’émergence de fonctions catalytiques mimant les processus enzymatiques et initie l’évolution chimique vers des formes de protocellules plus organisées. Il s’agit de la première preuve expérimentale d’un ensemble de règles directrices gouvernant la formation de micro-compartiments, illustrant que la compartimentation suit également la force motrice générale : « si l’ordre peut exister, l’ordre existera ». Enfin, nous avons développé une preuve de concept montrant que notre modèle de chimie synthétique peut être étendu à d’autres caractéristiques de la complexité du vivant, en l’occurrence à la manière dont l’information est stockée dans des polymères d’information, analogues à l’ADN.