Philae Landing on Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko – Planned Chirality Measurements and Ideas for the Future

Philae is a comet Lander, part of the ESA Rosetta Mission to comet 67P/Churyumov-Gerasimenko. After a ten year cruise through the solar system it successfully landed on the nucleus of the comet on November 12, 2014. Philae's payload consists of ten scientific instruments, including COSAC, an evolved gas analyser with the capability to differentiate chiral molecules. After the touchdown of Philae, the anchoring harpoons, which were expected to fix the lander to ground, did not work, Philae bounced in the low gravity environment, and only came to rest after a 2 hours " hop " in an unforeseen area on the comet surface. Although, the scientific instruments, including cameras, mass spectrometers (including the one of COSAC), a magnetometer and a radar instrument could be operated, and fascinating, unprecedented scientific results were obtained, it was not possible to collect a sample of the surface material and no gas chromatography measurement could be performed. Thus, the measurement of the chirality of molecules on comets is still to be done in the future. The paper gives an overview of the Philae mission and the attempts to measure chiral molecules with COSAC, and suggests future measurements with returned samples from the primitive asteroids (162173) Ryugu and (101955) Bennu with the spacecraft Hayabusa 2 (JAXA) and OSIRIS-REx (NASA), respectively. Both will reach their targets in 2018

The Origin of Primitive Cells, Nutrient Intake, and Non-Enzymatic Elongation of Encapsulated Nucleotides

Fatty acids and fatty alcohols are commonly found in experiments simulating the prebiotic 'soup'. These amphiphiles can be synthesized under prebiotic conditions, at least as long as the molecules are chemically relatively simple and do not need to be enantiomerically pure. In the context of topical origin-of-life theories, two distinct formation pathways for amphiphiles have been described; one related to geophysical sites, such as marine hydrothermal systems, and another to extraterrestrial sources, such as the proto-solar nebula, which was fed by interplanetary and interstellar nebulae. The chemical analysis of each provides individual characteristic challenges

Relations structure-activité d'isolats de matières premières aromatiques (huile essentielle de bois de santal et absolue de bourgeon de cassis)

L huile essentielle de santal est un ingrédient incontournable de la palette des parfumeurs. Son coût croissant a stimulé un certain nombre de travaux de synthèse des santalols, les principaux constituants odorants de l huile essentielle, ainsi que de nombreux analogues structuraux pour apporter des éléments de réflexion sur les relations structure-odeur (SOR) des composés à odeur de bois de santal. Dans ce contexte, nous avons préparé de nouveaux analogues du b-santalol qui ont été évalués par GC/O. Ces résultats ont également été soumis à des calculs théoriques afin de compléter les olfactophores existants. Parallèlement, nous avons préparé un analogue du Polysantol® par hémisynthèse à partir du trans-a-nécrodol. L absolue de bourgeon de cassis est apparue récemment en parfumerie. Même si sa composition chimique a été étudiée, ses activités biologiques n ont en revanche fait l objet d aucune publication. Par conséquent, nous avons testé l activité de son composé majoritaire, l acide hardwickiique, un acide diterpénique. Quelques analogues de ce composé, synthétisés ou isolés de l absolue, ont également été étudiés et montrent principalement des activités sur des bactéries à Gram positif.Sandalwood essential oil is an inescapable raw material used in perfumery. Its increasing cost has stimulated numerous works on santalols synthesis (the most characteristic component of the essential oil) and analogues in order to expand the knowledge of sandalwood structure-odor relationship (SOR). In this field, we prepared new b-santalol analogues which were evaluated by GC-O and integrated in sandalwood olfactophore model on order to complete current SOR data. In the same way, we prepared a Polysantol® analogue by hemisynthesis of natural trans- -necrodol. Blackcurrant absolute appeared recently in perfumery. Even if its molecular composition is well known, its biological activity has never been investigated. As a consequence, we tested its major component, hardwickiic acid, a diterpenic acid. Some natural and synthesized analogues of this compound were also tested which are efficient on Gram positive bacteria.NICE-BU Sciences (060882101) / SudocSudocFranceF

Application de la chromatographie planaire haute performance (HPTLC) à l'analyse des substances naturelles complexes à destination des arômes, parfums et de la cosmétique

Ce travail est consacré à l application de la chromatographie planaire sur couche mince haute performance (HPTLC) pour l analyse d extraits végétaux à destination des arômes, parfums et de la cosmétique. Différentes méthodes HPTLC ont été développées et validées pour le dosage des métabolites cibles dans des matrices végétales : dosage de la nicotine dans des extraits de tabac, dosage des composés phénoliques majoritaires dans des fruits, gousses et extraits de vanilles, dosage des alcools et acétates dans des extraits de vétiver origine Haïti. Un schéma de fractionnement a été développé pour le tri chimique des métabolites dans des oléorésines ; l HPTLC, par sa capacité à cibler certaines classes de métabolites, a été utilisée pour le criblage phytochimique des fractions. Le fractionnement d une oléorésine de maté (Ilex paraguariensis St-Hil.) a permis d isoler une fraction riche en saponines qui a été caractérisée par HPTLC, HPLC-MS et RMN. 16 saponines ont été identifiées parmi lesquelles 6 n avaient jamais été apportées dans les feuilles de mate. Quatre génines triterpéniques ont été identifiées : les acides ursolique, oléanolique, 23-hydroxyursolique et l acide 3-hydroxy-24-nor-urs-4(23), 12-dien-28-oïque ; ce quatrième noyau n a jamais été rapporté dans la littérature. La quantification par HPTLC et HPLC des métabolites du maté a permis d élucider 60 à 70 % de la composition de l extrait et de valoriser ce dernier par ses teneurs élevées en polyphénols et saponines. Les méthodes HPTLC se sont avérées précises, sensibles et répétables.This work is dedicated to the application of high-performance thin-layer chromatography (HPTLC) for the analysis of plant extracts used in aroma, perfume and cosmetic industries. Different planar chromatographic methods were developed and validated for the quantification of natural compounds in plant matrices: quantification of nicotine in tobacco extracts, quantification of major phenolic compounds in vanilla fruits, beans and extracts and quantification of alcohols and acetates in vetiver extracts from Haiti. A fractionation scheme was developed for chemical separation of the metabolites in oleoresins; HPTLC, by its capacity to focus on specific metabolites, was used for phytochemical screening of the fractions. Fractionation of mate (Ilex paraguariensis St-Hil ) oleoresin allowed for the isolation of saponins enriched fraction which was characterized by HPTLC, HPLC-MS and NMR. 16 saponins were identified; 6 of them were never described in mate leaves. 4 genins were identified as to be ursolic, oleanolic and 23-hydroxyursolic acids as well as 3-hydroxy-24-nor-urs-4(23), 12-dien-28-oic acid, which was never documented. HPTLC and HPLC quantification allowed for the elucidation of 60 to 70 % of the extract and its valorization through its high content in polyphenols and saponins. Developed HPTLC methods were precise, sensitive and repeatable.NICE-BU Sciences (060882101) / SudocSudocFranceF

Analyse d'extraits naturels utilisés en parfumerie par GC/olfactométrie (application à des extraits de Brassicales et d'Astérales)

Les matrices naturelles sont une source inépuisable de nouvelles molécules d intérêt organoleptique. Les études classiques permettent d en connaître la composition chimique, mais ne donnent aucune information sur les composés à impact. Le couplage GC/Olfactométrie qui utilise le nez humain en tant que détecteur parallèlement à un détecteur physique, permet de cibler les recherches sur les composés les plus odorants. Des extraits de Brassicales (absolue de cresson d Inde et extraits volatils de choux sauvages) et d une Astérale (huile essentielle de Tagetes minuta L.), connus pour leur richesse en composés azotés et soufrés, ont été étudiés par GC/MS, GC-FID, GC/FPD, GC x GC/MS ainsi que par GC/O (AEDA et VIDEO-Sniff). Nous avons confirmé l importance des composés soufrés dans les odeurs des Brassicales et deux nouvelles familles de molécules à potentiel organoleptique ont été mises en évidence, les thiocarbamates et les thiocarconates. Ces molécules et leurs homologues synthétisés ont montré des odeurs intéressantes et variées. Notre étude de l huile essentielle de T. minuta a permis de mettre en évidence les composés responsables de l odeur de cette HE et de déterminer l influence importante des notes fruitées des esters minoritaires. Mais, comme de nombreuses huiles essentielles, elle se dégrade au cours du temps. Nous avons étudié cette dégradation polymérisation par RMN et par chromatographie d exclusion stérique (CES) pour finalement connaître une gamme de masse moléculaires des macromolécules formées ainsi que d obtenir des informations sur les molécules impliquées dans ce processus.Natural matrices are an inexhaustible source of new odorant molecules. Classical analytical studies elucidate their chemical composition, but do not reveal the odour impact compounds. GC-Olfactometry uses the human nose as a detector parallel to a physical detection system and hence permits to target the most odorant compounds. An Asterale (essential oil of Tagetes minuta L.) and three Brassicales extracts (Indian cress absolute and volatile extracts of cabbage) were studied by GC6MS, GC/FPD, GC x GC-MS, and GC-O (AEDA and VIDEO-Sniff). Brassicales are known for the presence of nitrogenand sulphur containing compounds, and our studies confirmed the odour impact of the latter in the extracts. Furthermore, two new families of odorant molecules were discovered : thiocarbamates and thiocarbonates. These molecules as well as their synthetised homologues showed interesting and various olfactive notes. The study of T. minuta L. essential oil allowed us to determine the molecules responsible for the oil s odour and accentuated the impact of minor esters (fruity notes). As numerous essential oils, tagetes oil is known to degrade in the course of time. We studied this degradation-polymerisation by NMR and gel permeation chromatography (GPC). A mass range for the macromolecules that are formed during the polymerisation process was found, and information on the molecules affected was obtained.NICE-BU Sciences (060882101) / SudocSudocFranceF

Philae Landing on Comet 67P/Churyumov-Gerasimenko - Planned Chirality Measurement and Ideas for the Future

Philae is a comet Lander, part of the ESA Rosetta Mission to comet 67P/ChuryumovGerasimenko. After a ten year cruise through the solar system it successfully landed on the nucleus of the comet on November 12, 2014. Philae's payload consists of ten scientific instruments, including COSAC, an evolved gas analyser with the capability to differentiate chiral molecules. After the touchdown of Philae, the anchoring harpoons, which were expected to fix the lander to ground, did not work, Philae bounced in the low gravity environment, and only came to rest after a 2 hours “hop” in an unforeseen area on the comet surface. Although, the scientific instruments, including cameras, mass spectrometers (including the one of COSAC), a magnetometer and a radar instrument could be operated, and fascinating, unprecedented scientific results were obtained, it was not possible to collect a sample of the surface material and no gas chromatography measurement could be performed. Thus, the measurement of the chirality of molecules on comets is still to be done in the future. The paper gives an overview of the Philae mission and the attempts to measure chiral molecules with COSAC, and suggests future measurements with returned samples from the primitive asteroids (162173) Ryugu and (101955) Bennu with the spacecraft Hayabusa 2 (JAXA) and OSIRIS-REx (NASA), respectively. Both will reach their targets in 2018

Biosignature Analysis of Mars Soil Analogues from the Atacama desert: Challenges and Implications for future Missions to Mars

The detection of biosignatures on Mars is of outstanding interest in current Astrobiology and drives various fields of research, ranging from new sample collection strategies to the development of more sensitive detection techniques. Detailed analysis of the organic content in Mars analogue materials collected from extreme environments on Earth improves the current understanding of biosignature preservation and detection under conditions similar to Mars. In this paper we examined the biological fingerprint of several locations in the Atacama desert (Chile) which include different wet and dry, and intermediate to high elevation salt flats (also named salars). Liquid Chromatography and Multidimensional Gas Chromatography Mass Spectrometry measurement techniques were used for the detection and analysis of amino acids extracted from the salt crusts and sediments using sophisticated extraction procedures. Illumina 16S amplicon sequencing was used for the identification of microbial communities associated with the different sample locations. Although amino acid load and organic carbon and nitrogen quantities were generally low, it was found that most of the samples harbored complex and versatile microbial communities, which were dominated by (extremely) halophilic microorganisms (most notably by species of the Archaeal family Halobacteriaceae). The dominance of salts (i.e. halites and sulphates) in the investigated samples leaves its mark on the composition of the microbial communities but does not appear to hinder the potential of life to flourish since it can clearly adapt to the higher concentrations. Although the Atacama desert is one of the driest and harshest environments on Earth, it is shown that there are still sub-locations where life is able to maintain a foothold, and as such, salt flats could be considered as interesting targets for future life exploration missions on Mars

Rosetta et ExoMars sur les traces des origines moléculaires de la vie

National audienceLa plus récente mission spatiale cométaire, Rosetta, était équipée d'instruments capables de caractériser les molécules organiques de la comète 67P/Tchourioumov-Guérassimenko avec une précision sans précédent. Les spectromètres de masse ont révélé une grande diversité de molécules organiques et indiquent que 67P contient à la fois des entités moléculaires primitives, probablement issues du nuage moléculaire parent du Soleil, et d'autres, transformées dans l'environnement du disque protoplanétaire lors de sa formation. La présence de glycine et d'autres molécules organiques à intérêt « prébiotique » renforce l'idée selon laquelle comètes et astéroïdes auraient pu apporter les briques moléculaires de la vie sur Terre. La mission ExoMars, quant à elle, va analyser la surface martienne pour chercher de potentielles traces de vie passée (ou présente) sur la planète rouge, à travers les rapports énantiomériques des principales molécules prébiotiques chirales, essentiellement des acides aminés et/ou des sucres. Cet article donne une vue d'ensemble de la chimie interstellaire, des grands nuages sombres aux petits corps de notre système solaire qui sont les témoins directs de la chimie de ces origines. Le but est de retracer les possibles origines moléculaires de la vie sur Terre, dans un cadre défini par l'astrochimie et l'astrophysique. Un paragraphe est consacré au déroulement de la mission Rosetta, ses résultats les plus importants et leurs implications pour l'apport extraterrestre de molécules organiques sur la Terre primitive. Enfin, un intérêt particulier est porté au chromatographe en phase gazeuse de l'instrument MOMA à bord de l'astromobile Rosalind Franklin du programme ExoMars, qui devrait arriver à destination début 2023. Mots-clés: Rosetta, ExoMars, nuage moléculaire, comète, chiralité, origine de la vie

Chiroptical activity of hydroxycarboxylic acids with implications for the origin of biological homochirality

Enantiomerically-enriched hydroxycarboxylic acids have been found in meteorites, but the possible origin of this asymmetry has not been explored experimentally. Here circular dichroism/anisotropy experiments suggest a common astrochemical mechanism for the generation of enantiomeric excess in hydroxycarboxylic acids and amino acids

L'asymétrie de la vie: une origine extraterrestre?

National audienceHow did life begin? How did the single handedness of the molecular building blocks of the complex trinity – DNA, RNA, and proteins come about? Among all the theories regarding the origin of biomolecular asymmetry, those focusing on asymmetric photochemical processes using circularly polarized light (CPL) in interstellar environments appear to be the most promising. Here, insights from recent analyses of meteorites and interstellar ice analogs will be discussed along with the influence of CPL on the organic precursor molecules of life.Comment la vie est-t-elle apparue sur Terre ? Pourquoi les molécules du vivant sont-elles asymétriques ? Dans cet article sont résumées les récentes analyses des échantillons de météorites et d'analogues de matière organique issus de glaces interstellaires simulées en laboratoire, une matière supposée être, au moins en partie, la matière organique originelle de notre système solaire. L'origine de l'asymétrie biochimique est discutée à travers l'influence de la lumière circulairement polarisée (LCP), observée dans de nombreuses régions de formation d'étoiles. Un intérêt particulier est porté aux récentes avancées des travaux de notre groupement de recherche, basés essentiellement sur une approche expérimentale de simulation de ces glaces en laboratoire. Mots-clés Chiralité, acides aminés, sucres, comète, météorite, origine de la vie