Applications de l’unité de géochimie organique
Indicateurs paléoclimatiques moléculaires
Le nombre de doubles liaisons de la chaîne carbonée des alcènones, des molécules produites par les coccolithophoridés du phytoplancton, dépend de la température de l’eau de surface de l’océan (index d’insaturation UK37′). De façon similaire les lipides tétraéthers (GDGTs) synthétisés par des archées et des bactéries permettent de calculer des indices contrôlés par des facteurs paléoclimatiques (TEX86, MBT, CBT, RI-OH). L’unité de géochimie organique a participé avec succès à des intercomparaisons internationales des analyses de ces proxies climatiques mesurés par GC et GC-MS pour les alcènones (Rosell-Melé et al. 2001) et par HPLC-MS pour les tétraéthers (Schouten et al. 2009).
Depuis 1993, nous avons publié de nombreuses séries de paléotempérature pour des archives sédimentaires provenant de sites marins et continentaux (Rostek et al. 1993, 1994, 1997, Bard et al. 1997, 1999, 2000, 2001, 2004, 2006, 2009, Sonzogni et al. 1997, 1998, Rosell-Melé et al. 1998, 2004, Cayre & Bard 1999, Pailler & Bard 2002, Sicre et al. 2002, Leduc et al. 2007, de Garidel-Thoron et al. 2007, Waelbroeck et al. 2009, Saher et al. 2009, Naughton et al. 2009, Vidal et al. 2010, Sepulcre et al. 2011, Soulet et al. 2011, Ménot & Bard 2012, Sanchez-Goni et al. 2013, Sanchi et al. 2013, 2014, Wegwerth et al. 2014, 2015, Darfeuil et al. 2016, Davtian et al. 2016, 2018, 2019, 2021, Martin et al. 2019, 2020, Rodriguez-Zorro et al., 2020, 2022).
En parallèle à la paléothermométrie, les analyses moléculaires nous renseignent sur de nombreux autres paramètres de l’environnement. Par exemple, les concentrations des sédiments en alcènones, stérols et tétraéthers sont des indicateurs de la productivité biologique marine (Rostek et al. 1994, 1997, Schulte et al. 1999, Budziak et al. 2000, Pailler et Bard 2002, Pailler et al. 2002, Schulte et Bard, 2003, Rickaby et al. 2007, Bard et Rickaby, 2009, Vidal et al., 2010). L’apport d’eau douce provenant de la fonte d’icebergs et les conditions marines désalées sont étudiées grâce aux alcènones tétra-insaturées (Bard et al. 2000, Sicre et al. 2002, Ménot et al. 2006). Le lycopane est un traceur des conditions d’oxygénation de la colonne d’eau (Schulte et al. 1999) alors que le diploptérol et le diploptène sont des marqeurs de la déstabilisation des hydrates de méthane sédimentaires (Ménot & Bard 2010).
Dans les sédiments estuariens et des marges continentales, les indices BIT et IIIa/IIa des tétraéthers GDGTs sont liés aux apports fluviatiles terrigènes (Ménot et al. 2006, Soulet et al. 2013, Davtian et al. 2019, Ménot et al. 2020). De façon similaire, les abondances en n-alcanes et n-alcanones sont liées aux apports terrigènes de matières végétales et leurs rapports moléculaire (ACL, CPI) renseignent sur les types de plantes et la préservation de la matière organique (Rostek & Bard 2013, Soulet et al. 2013, Shumilovskikh et al., 2016, Rodríguez-Zorro et al., 2020, Rodríguez-Zorro et al., 2022). Les tétraéthers continentaux sont aussi des marqueurs de l’acidité des sols (Sanchi et al. 2015, Davtian et al. 2016).
Purification moléculaire préalable aux analyses isotopiques 14C, 13C/12C et D/H
Nous développons une méthode simple et robuste pour purifier des alcènones par chromatographie en phase liquide préparative (outil n°8) préalable à l’analyse de leur âge 14C grâce à la source d’ions à CO2 gazeux d’AixMICADAS couplée à un analyseur élémentaire. Ces molécules organiques synthétisées par le plancton sont couramment utilisées en paléothermométrie et leur datation 14C permet de vérifier leur origine et de mieux dater les enregistrements de température en comparant avec les dates 14C mesurées sur les carbonates (foraminifères). La méthode développée est basée sur la purification de l’extrait lipidique par des extractions en phase solide suivies de la séparation et de la collecte des alcènones par HPLC-prep. La pureté des fractions est vérifiée par HPLC-MS et par GC-FID et GC-MS. D’autres composés moléculaires sont envisagés pour dater certains sédiments pauvres en alcènones. Le même système est aussi utilisé pour purifier les alcènones préalablement à leurs analyses isotopiques 13C/12C et D/H dans le cadre du projet ANR Isobioclim piloté par Guillaume Leduc.
Séparation de l’hydroxyproline du collagène préalablement à la datation radiocarbone
Le système HPLC-prep (outil n°9) est principalement utilisé dans le laboratoire pour séparer et isoler des acides aminés spécifiques provenant du collagène d’ossements archéologiques afin de les dater. En effet, des résultats plus précis peuvent être obtenus lorsque la datation par le radiocarbone est effectuée sur des molécules spécifiques (acides aminés) au lieu de matériaux dans leur ensemble (collagène). On s’intéresse en particulier à l’hydroxyproline (HYP) qui est l’un des acides aminés prépondérants dans le collagène (Devièse et al. 2018). Cette approche moléculaire offre actuellement un excellent niveau de fiabilité qu’aucune autre méthode ne peut atteindre en particulier dans le cas d’échantillons fortement contaminés (Devièse et al. 2021, Prüfer et al. 2021, Dinnis et al. 2021, Skov et al. 2022). Elle sera utilisée en particulier dans le cadre du projet ANR NeHos (From Neanderthals to Homo sapiens – Understanding a cultural (r)evolution in Europe during the Palaeolithic) piloté par Thibaut Devièse.
Références de l’unité de géochimie organique
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