Metabolomics study of extremophilic archaea exposed to Mars-like conditions and exploration of otherness through art-science collaboration
Extraire des composés organiques à partir de micro-organismes cultivés sur des substrats minéraux représente un défi important en raison des interactions étroites entre cellules et minéraux. L'amélioration du protocole d'extraction mis au point dans le cadre de cette thèse, couplé à la mét...
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| Autor principal: | |
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| Altres autors: | , , , |
| Format: | Thèse numérique |
| Idioma: | Anglais Français |
| Publicat: |
2025.
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| Matèries: | |
| Accés en línia: | Accès au texte intégral https://theses.univ-orleans.fr/public/2025ORLE1076_va.pdf https://theses.fr/2025ORLE1076/abes https://theses.hal.science/tel-05622180 |
| Nota: |
Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant - SSBCV Partenaire(s) de recherche : CBM - Centre de Biophysique Moléculaire (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Pierre Lafite (Président du jury) ; Adrienne Kish, Bénédicte Ménez (Membre(s) du jury) ; Adrienne Kish, Bénédicte Ménez (Rapporteur(s)) |
| Autres localisations: | Voir dans le Sudoc |
| Variante du titre: | Étude métabolomique d'archées extrêmophiles exposées à des conditions martiennes et exploration de l'altérité à travers une collaboration entre art et science Metabolomik Studie extremophiler Archaeen die marsähnlichen Bedingungen ausgesetzt wurden und Erforschung von Andersartigkeit durch Zusammenarbeit zwischen Kunst und Wissenschaft |
| Sumari: | Extraire des composés organiques à partir de micro-organismes cultivés sur des substrats minéraux représente un défi important en raison des interactions étroites entre cellules et minéraux. L'amélioration du protocole d'extraction mis au point dans le cadre de cette thèse, couplé à la métabolomique par spectrométrie de masse, a permis d'accéder au métabolome de l'archée chimiolithoautotrophe hyperthermoacidophile Metallopshaera sedula cultivée sur un substrat de pyrite (FeS ). Afin d'évaluer sa faisabilité pour d'autres organismes cultivés sur différents substrats minéraux, ce protocole a été appliqué à une autre archée chimioautotrophe extrêmophile, Acidianus manzaensis, cultivée sur un substrat analogue de basalte martien (ESA01-E). Le protocole d'extraction amélioré a été appliqué avec succès. Afin de reproduire un contexte astrobiologique, A. manzaensis a été exposée pendant deux semaines à des conditions similaires à celles de Mars dans la chambre de simulation martienne du laboratoire de simulation d'analogues planétaires (PASLAB) du Centre aérospatial allemand (DLR) à Berlin. La remise en culture réussie des mélanges de cellules et de minéraux après exposition a permis de démontrer leur survie dans les conditions de fluctuations extrêmes de température lors de cycles diurnes (16 h de lumière du jour/8 h de nuit) entre +15 et -50 ů, et d'exposition aux rayons UV-visibles-IR (200-2200 nm) et à l'atmosphère martienne (96 % de CO , pression 8 hPa). Après leur remise en culture, la survie des cellules a été observée et les quinones contenant du thiophène ont été analysées afin d'étudier les altérations moléculaires potentielles. Au-delà des recherches scientifiques, une collaboration entre art et science a permis d'ajouter une dimension supplémentaire au projet transdisciplinaire BioQuantum Record : un concept dépassant la mission originale Voyager, consistant à envoyer des astronautes microbiens dans l'espace afin de fusionner les concepts scientifiques de chiralité et de panspermie avec un récit artistique de science-fiction visant à explorer comment la vie pourrait reconnaître et interagir avec quelque chose de fondamentalement autre . Extracting organic materials from microorganisms grown on mineral substrates poses a significant challenge because of the close interactions between cells and minerals. An improved extraction protocol derived during in this thesis enabled access to the metabolome of the chemolithoautotrophic, extremely thermoacidophilic archaeon Metallopshaera sedula grown on mineral pyrite (FeS ) using mass spectrometry-based metabolomics. However, further testing of this protocol was required to evaluate its feasibility in other organisms grown on different mineral substrates. Therefore, another chemolithoautotrophic extremophilic archaeon, Acidianus manzaensis, was cultivated on Mars basalt analog material (ESA01-E). The improved extraction protocol was effectively applied, and the durability of A. manzaensis was tested in a one-month desiccation experiment. To mimic an astrobiological context, A. manzaensis was exposed for two weeks to Mars-like conditions in the Mars Simulation Facility of the Planetary Analogue Simulation Laboratory (PASLAB) at the German Aerospace Center in Berlin. Successful re-cultivation of exposed cell-mineral mixtures demonstrated their survival under the following conditions: extreme temperature fluctuations in diurnal cycles (16h daylight/8h night) ranging from +15 to -50 ů, exposure to UV radiation (200-2200 nm), Martian atmosphere (96% CO ), and pressure (8 hPa). After re-cultivation of exposed cells, cell survival was observed, and thiophene-bearing quinones were analyzed to investigate potential molecular alterations. Beyond the scientific investigations, an art-science collaboration allowed for an additional layer of reflection in the transdisciplinarity project BioQuantum Record: As a post-Voyager concept of sending microbial astronauts into space to merge the scientific concepts of chirality and panspermia with an artistic sci-fi narrative to explore how life might recognize and interact with something fundamentally 'other'. Die Extraktion organischer Stoffe aus Mikroorganismen, die auf mineralischen Substraten gezüchtet wurden, stellt aufgrund der engen Wechselwirkungen zwischen Zellen und Mineralien eine große Herausforderung dar. Ein in dieser Arbeit entwickeltes verbessertes Extraktionsverfahren ermöglichte den Zugang zum Metabolom des chemolithoautotrophen, extrem thermoacidophilen Archaeons Metallopshaera sedula, das auf mineralischem Pyrit (FeS ) gezüchtet wurde, unter Verwendung von massenspektrometriebasiertermetabolomischer Analyse. Allerdings waren weitere Tests dieses Protokolls erforderlich, um seine Anwendbarkeit auf andere Organismen zu überprüfen, die auf unterschiedlichen mineralischen Substraten gezüchtet wurden. Daher wurde ein weiteres chemolithoautotrophes extremophiles Archaeon, Acidianusmanzaensis, auf einem Mars-Basalt-Analogmaterial (ESA01-E) kultiviert. Das verbesserte Extraktionsprotokoll wurde erfolgreich angewendet, und die Widerstandsfähigkeit von A. manzaensis wurdein einem einmonatigen Desikkationsexperiment getestet. Um einen astrobiologischen Kontext nachzuahmen, wurde A. manzaensis zwei Wochen lang in der Mars-Simulationsanlage des Planeten-Simulations-Labor (PASLAB) des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt in Berlin marsähnlichen Bedingungen ausgesetzt. Die erfolgreiche Rekultivierung der exponierten Zell-Mineral-Gemische zeigte,dass sie unter den folgenden Bedingungen überleben konnten: extreme Temperaturschwankungen im Tag-Nacht-Zyklus (16 Stunden Tageslicht/8 Stunden Nacht) zwischen +15 und -50 ů, UV-Strahlung (200 2200nm), Marsatmosphäre (96 % CO ) und Druck (8 hPa). Nach der Rekultivierung der exponierten Zellen wurde das Überleben der Zellen beobachtet und thiophenhaltige Chinone analysiert, um mögliche molekulare Veränderungen zu untersuchen. Über die wissenschaftlichen Untersuchungen hinaus ermöglichte eine Zusammenarbeit zwischen Kunst und Wissenschaft eine zusätzliche Reflexionsebene im transdisziplinären Projekt BioQuantum Record: Als Post-Voyager-Konzept, bei dem mikrobielle Astronauten ins Weltallgeschickt werden, um die wissenschaftlichen Konzepte der Chiralität und Panspermie mit einerkünstlerischen Science-Fiction-Erzählung zu verbinden und zu untersuchen, wie Leben etwas grundlegend Anderes erkennen und mit ihm interagieren könnte. |
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| Descripció de l’ítem: | Titre provenant de l'écran-titre Ecole(s) Doctorale(s) : Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant - SSBCV Partenaire(s) de recherche : CBM - Centre de Biophysique Moléculaire (Laboratoire) Autre(s) contribution(s) : Pierre Lafite (Président du jury) ; Adrienne Kish, Bénédicte Ménez (Membre(s) du jury) ; Adrienne Kish, Bénédicte Ménez (Rapporteur(s)) |
| Format: | Configuration requise : un logiciel capable de lire un fichier au format : PDF |
| Accés: | Thèse soumise à l'embargo de l'auteur jusqu'au 02 mai 2026 |