Préservation de fossiles organiques au cours de la diagenèse et métamorphisme

devant le jury composé de: Bruneau Goffe ................... Directeur de thèse Sylvie Derenne .................. Rapporteur Christian France-Lanord ......... Rapporteur Pascal Philippot ................ Examinateur Jan Toporski .................... Examinateur Olivier Beyssac ................. Co-directeur de thèse Karim Benzerara ................. Co-directeur de thèse Résumé: Les molécules organiques évoluent chimiquement et structuralement cours au de la fossilisation sous les effets de la biodégradation et de la diagenèse, puis éventuellement sous l'effet du métamorphisme, notamment sous l'influence des conditions de pression et de température liées à l'enfouissement. L'utilisation de différentes techniques de spectroscopie et de microscopie, dont la spectroscopie Raman et la microscopie X par rayonnement synchrotron couplée à la spectroscopie XANES (STXM), a permis de caractériser chimiquement et structuralement les biomolécules constitutives de spores et de débris végétaux fossilisés au sein de roches sédimentaires et métamorphiques et d'imager leurs relations texturales avec la minéralogie avec une résolution spatiale submicrométrique. Cette étude a montré que les signatures chimiques et structurales des biomolécules fossiles peuvent être parfois préservées en fonction de la nature du biopolymère originel, et ce malgré un des hypothèses concernant les différents processus ayant lieu au cours de l'enfouissement en profondeur des sédiments. Des protocoles originaux pour des simulations expérimentales de la graphitisation de biopolymères de référence et de spores actuelles sous pression et température, en présence ou non d'une phase minérale, ont été élaborés. Ce travail a permis de poser les bases méthodologiques qui permettront à l'avenir de caractériser chimiquement et structuralement les biomolécules fossiles, ayant subi ou non un métamorphisme, et constitue un pas supplémentaire vers le décryptage de l'enregistrement moléculaire fossile. Abstract: Biodegradation processes as well as the increase of pressure and temperature during diagenesis and metamorphism are responsible for the chemical and structural transformation of primary biogenic organic matter during fossilization. By combining several in situ spectromicroscopy techniques including Raman spectroscopy, Scanning Transmission X-ray Microscopy (STXM) and XANES spectroscopy, we have characterized the structure and chemistry of organic matter constituting fossilized spores and vegetal tissues debris within sedimentary and metasedimentary rocks. Textural relations with associated mineralogy have also been imaged with a submicrometric spatial resolution. This study demonstrates that structural and chemical signatures of fossilized biomolecules might be preserved in some instances even after high grade metamorphism, depending notably on the original biochemical nature of the biopolymer. From these observations, we can also infer the different processes that occurred during fossilization in particular during the sediment laboratory experiments have been designed to investigate graphitization of biomolecules and spores under various pressure and temperature conditions, within or not a mineral matrix. More generally, this study offers new methodological developments for a detailed characterization of fossilized biomolecules, that may have been more or less metamorphosed, and constitutes a new milestone in decoding the molecular fossil record.