Postdoctorant en Chimie - Physique-Chimie H/F

Ecole supérieure de physique et de chimie industrielles de la Ville de Paris

La création de novo de systèmes vivants est un rêve ancien de l'humanité. Pour réaliser ce rêve, il est nécessaire de disposer d'une conceptualisation claire de l'objectif ainsi que des moyens expérimentaux permettant de le mettre en pratique. Nous pensons qu'aujourd'hui le moment est venu de tenter sérieusement cette entreprise. Un consensus émergent considère qu'un système vivant minimal doit être hors d'équilibre et auto-entretenu, posséder un métabolisme, un système d'hérédité, une frontière maintenant les constituants ensemble, et qu'une population de tels systèmes doit être capable de subir une évolution darwinienne. L'objectif de ce projet est de développer, pour la première fois, des systèmes chimiques synthétiques réunissant l'ensemble de ces caractéristiques.

Ce projet de bourse ERC Synergy réunit quatre partenaires (issus d'Allemagne, de France, des Pays-Bas et d'Israël) disposant d'expertises en théorie de l'évolution et en dynamique des réplicateurs, ainsi qu'en réplication in vitro, métabolisme et compartimentation.

L'ESPCI contribuera à la compartimentation in vitro de systèmes autocatalytiques et métaboliques dans des gouttelettes d'émulsion et des gouttelettes de coacervats à l'aide de systèmes microfluidiques. Plus précisément, nous travaillerons sur :

l'extension des capacités métaboliques de systèmes à petites molécules (basés sur la réaction de formose) et leur couplage à d'autres systèmes réplicatifs ;
le couplage de divers systèmes autocatalytiques à la croissance et à la division des compartiments ;
le développement de systèmes triples intégrant la réplication, le métabolisme et la croissance et division des compartiments ;
le développement et la mise en oeuvre de systèmes microfluidiques permettant de coupler l'autocatalyse à la croissance et à la division des compartiments dans un régime hors d'équilibre sur de multiples générations, afin de permettre à l'ensemble des systèmes autocatalytiques une évolution au moins rudimentaire et d'établir une évolvabilité accrue.
Publications liées au projet

Lu, Heng, et al. "Small-molecule autocatalysis drives compartment growth, competition and reproduction." Nat. Chem. 16, 70-78 (2024).

Reed, Brian D., et al. "Real-time dynamic single-molecule protein sequencing on an integrated semiconductor device." Science 378, 186-192 (2022).

Ameta, Sandeep, et al. "Darwinian properties and their trade-offs in autocatalytic RNA reaction networks." Nat. Comm. 12, 842 (2021).

Arsène, Simon, et al. "Coupled catabolism and anabolism in autocatalytic RNA sets." Nucleic Acids Res. 46, 9660-9666 (2018).

Matsumura, Shigeyoshi, et al. "Transient compartmentalization of RNA replicators prevents extinction due to parasites." Science 354, 1293-1296 (2016).