Mécanismes de liaison peptide-oxyde : étude du rôle des surfaces et des interfaces aux origines de la vie

Cette thèse a porté sur l'étude de l'adsorption d'acides aminés (AA) sur supports minéraux, dans le cadre des recherches sur les origines de la vie. Ces systèmes présentent une réactivité propice à la formation d'oligopeptides, premières briques du vivant, mais les mécanismes d'interaction avec les surfaces minérales restent encore mal élucidés, notamment en conditions aqueuses. Les travaux réalisés ont consisté à explorer ces interactions à l'aide de techniques de caractérisation de surfaces planes, en complément des données existantes sur nanoparticules de silice. Une attention particulière a été portée à l'interface solide/solution aqueuse, où l'activité de l'eau joue un rôle clé dans la réactivité. La microscopie à force atomique (AFM) a été mise en œuvre pour sonder les interactions moléculaires à l'échelle de la molécule unique. Des pointes AFM fonctionnalisées avec des fragments de peptides (issus notamment de l'acide glutamique ou de la lysine) ont permis de mesurer directement les forces d'interaction avec différentes surfaces minérales. L'AFM en mode imagerie a par ailleurs été utilisée pour suivre l'organisation supramoléculaire des AA en phase adsorbée. Ces résultats ont été complétés par des données spectroscopiques (PM-IRRAS sur surfaces planes et ATR-IR sur nanoparticules), permettant une analyse conjointe des états d'adsorption. Une comparaison a été effectuée entre surfaces silicatées riches en silanols (wafers de silicium oxydé) et surfaces à dominante siloxane, mettant en évidence l'influence de la chimie de surface sur l'interaction avec les biomolécules. L'étude a été élargie aux oxydes d'aluminium (couches minces AlOx sur or et nanoparticules), où des liaisons de coordination entre AA et surface ont été observées, contrastant avec les interactions de type liaison hydrogène observées sur la silice. Enfin, une seconde partie des travaux a été menée en conditions d'ultravide, avec dépôt des AA par électrospray. Ce dispositif a permis d'accéder à des conditions de très faible activité de l'eau, et d'utiliser des techniques adaptées aux surfaces idéales telles que la diffraction d'électrons (LEED), la spectroscopie vibrationnelle in situ (PM-IRRAS) et la photoémission X (XPS). La confrontation des résultats obtenus sur ces surfaces modèles avec ceux issus de l'AFM a permis d'approfondir la compréhension des mécanismes d'adsorption et de réactivité de surface à l'échelle moléculaire.