DSBC – Dynamique des Systèmes Biomoléculaires Complexes

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DSBC – page personnelle de Robert Pascal

À compter du 1er mai 2019, Robert Pascal est rattaché en tant que D.R. émérite à l’équipe ASTRO du laboratoire PIIM à Marseille. Cette page n’est plus mise à jour.

Robert Pascal

Directeur de Recherche CNRS émérite (DR2 ém)

Docteur d’État, Université de Montpellier, France (1980)

Courriel : robert.pascal_AD_umontpellier.fr
Courriel : robert.pascal_AD_univ-amu.fr

Téléphone : +33 46714 4229

ORCiD : 0000-0001-9579-2503
ResearcherID : O-1559-2013

Domaines de recherche:

Projets en cours :

  • PeptiSystems (financé par l’ANR)
  • Coévolution des ARN et des peptides – connexions entre les processus d’activation (soutenu par la Simons Foundation via le post-doctorat du Dr. Ziwei Liu)

Vidéos, diffusion scientifique, médias

Articles indisponibles en ligne

  • Certaines références importantes publiées avant 1995 dans le Nouveau Journal de Chimie ou dans le Bulletin de la Société Chimique de France, actuellement indisponibles en ligne, seront envoyés en fac-simile PDF sur demande à l’auteur.
  • Voir la liste complète des publications sur ResearcherID.

La complexité dans les systèmes chimiques – Origines et émergence du vivant

Partant de différentes approches théoriques et expérimpentales, nous recherchons les chemins par lesquels un système chimique peut conduire à un comportement organisé. Nos travaux visent à mieux comprendre tant les principes qui permettent au vivant de maintenir son organisation, que les processus chimiques impliqués. Plutôt que de dépendre d’un événement contingent hautement improbable qui violerait le second principe de la thermodynamique, nous nous appuyons sur l’idée d’une force motrice capable de diriger un prcessus d’auto-organisation qui n’est pas fondamentalement différente de l’évolution biologique [A. Pross, What is Life, Oxford University Press, 2012]. Notre approche “Chimie des Systèmes” des origines du vivant s’appuie sur l’étude de réseaux de réactions impliquant de multiples connexions plutôt que la synthèse et la caractérisation d’entités moléculaires individuelles, et sur les processus intervenant dans des situations loin de l’équilibre menant à de la reproduction. Nous examinons plusieurs questions scientifiques relatives à l’origine du vivant ;

  1. Comment l’énergie peut-elle être apportée à un un système chimique dynamique ?
  2. Quel a pu être le rôle des acides aminés et des peptides dans le processus d’émergence du vivant ?
  3. Quelles sortes d’interactions peuvent s’établir entre les chimies prébiotiques des peptides et des nucléotides (et entre leurs biochimies primordiales) ?
  4. Comment l’homochiralité des acides aminés s’est-elle constituée ?
amino acid based protometabolism

Selection de références

  (les liens DOI marqués d’une icône signalent les articles “open access”)

R. Pascal, I. A. Chen,
From soup to peptides.  [invited News & Views commentary]
Nat. Chem. 2019, 11, 763–764. DOI: 10.1038/s41557-019-0318-6

R. Pascal,
A possible prebiotic basis for metabolism.  [invited News & Views commentary]
Nature 2019, 569, 47–49. DOI: 10.1038/d41586-019-01322-3

A. D. Pressman, Z. Liu, E. Janzen, C. Blanco, U. F. Muller, G. F. Joyce, R. Pascal, I. A. Chen,
Mapping a systematic ribozyme fitness landscape reveals a frustrated evolutionary network for self-aminoacylating RNA.
J. Am. Chem. Soc. 2019, 141(15), 6213–6223. DOI: 10.1021/jacs.8b13298

Z. Liu, G. Ajram, J.-C. Rossi, R. Pascal,
The chemical likelihood of ribonucleotide-α-amino acid copolymers as players for early stages of evolution.
J. Mol. Evol. 2019, 87(2–3), 83–92. DOI: 10.1007/s00239-019-9887-7

Z. Liu, J.-C. Rossi, R. Pascal,
How prebiotic chemistry and early life chose phosphate.
Life 2019, 9(1), 26. DOI: 10.3390/life9010026

N. Abou Mrad, G. Ajram, J.-C. Rossi, L. Boiteau, F. Duvernay, R. Pascal, G. Danger,
The prebiotic C-terminal elongation of peptides can be initiated by N-carbamoyl amino acids.
Chem. Eur. J. 2017, 23(31), 7418–7421. DOI: 10.1002/chem.201700702

A. Pross, R. Pascal,
How and why kinetics, thermodynamics, and chemistry induce the logic of biological evolution.
Beilstein J. Org. Chem. 2017, 13, 665–674. DOI: 10.3762/bjoc.13.66

Z. Liu, L. Rigger, J.-C. Rossi, J. D. Sutherland, R. Pascal,
Mixed anhydride intermediates in the reaction of 5(4H)-oxazolones with phosphate esters and nucleotides.
Chem. Eur. J. 2016, 22(42), 14940–14949. DOI: 10.1002/chem.201602697
□ 2e de couverture (inside cover).
Chem. Eur. J. 2016, 22(42), 14758. DOI: 10.1002/chem.201603523

S. Murillo Sánchez, D. Beaufils, J. M. González Mañas, R. Pascal, K. Ruiz-Mirazo,
Fatty acids’ double role in the prebiotic formation of a hydrophobic dipeptide.
Chemical Science 2016, 7(5), 3406–3413. DOI: 10.1039/c5sc04796j

D. Beaufils, S. Jepaul, Z. Liu, L. Boiteau, R. Pascal,
The activation of free dipeptides promoted by strong activating agents in water does not yield diketopiperazines.
Orig. Life Evol. Biosph. 2016, 46(1), 19–30. DOI: 10.1007/s11084-015-9455-0

R. Pascal, A. Pross,
Stability and its manifestation in the chemical and biological worlds.
Chem. Commun. 2015, 51(90), 16160–16165. DOI: 10.1039/C5CC06260H

R. Pascal,
Kinetic barriers and self-organisation of life.
Isr. J. Chem. 2015, 55, 865–874. DOI: 10.1002/ijch.201400193

Z. Liu, D. Beaufils, J.-C. Rossi, R. Pascal,
Evolutionary importance of the intramolecular pathways of hydrolysis of phosphate ester mixed anhydrides with amino acids and peptides.
Sci. Rep. 2014, 4, 7440. DOI: 10.1038/srep07440

D. Beaufils, G. Danger, L. Boiteau, J.-C. Rossi, R. Pascal,
Diastereoselectivity in 5(4H)-oxazolone-mediated prebiotically relevant peptide coupling.
Chem. Commun. 2014, 50(23), 3100–3102. DOI: 10.1039/c3cc49580a

A. Pross, R. Pascal,
The nature and mathematical basis for material stability in the chemical and biological worlds.
J. Syst. Chem. 2014, 5, 3. DOI: 10.1186/1759-2208-5-3

R. Pascal, A. Pross, J. D. Sutherland,
Towards an evolutionary theory of the origin of life based on kinetics and thermodynamics.
Open Biol. 2013, 3, 130156. DOI: 10.1098/rsob.130156

A. Pross, R. Pascal,
The origin of life: what we know, what we can know, what we will never know.
Open Biol. 2013, 3, 120190. DOI: 10.1098/rsob.120190

G. Danger, A. Michaut, M. Bucchi, L. Boiteau, J. Canal, R. Plasson, R. Pascal,
5(4H)-Oxazolones as intermediates in the carbodiimide- and cyanamide- promoted peptide activations in aqueous solution.
Angew. Chem. Int. Ed. 2013, 52, 611–614. DOI: 10.1002/anie.201207730

R. Pascal,
Life, metabolism and energy.
In: I. W. M. Smith, C. Cockell, S. Leach (Eds), Astrochemistry and Astrobiology: Physical Chemistry in Action, Springer, Berlin Heidelberg, 2012, pp. 243–269. | ISBN 978-3-642-31729-3. DOI: 10.1007/978-3-642-31730-9_8

R. Pascal,
Suitable energetic conditions for dynamic chemical complexity and the living state.
J. Syst. Chem. 2012, 3, 3. DOI: 10.1186/1759-2208-3-3

G. Danger, R. Plasson, R. Pascal,
Pathways for the formation and evolution of peptides in prebiotic environments.
Chem. Soc. Rev. 2012, 41, 5416–5429. DOI: 10.1039/C2CS35064E

R. Pascal, L.Boiteau,
Energy flows, metabolism, and translation.
Philos. Trans. R. Soc. London B, Biol. Sci. 2011, 366, 2949-2958. DOI: 10.1098/rstb.2011.0135

Réactivité organique / Catalyse / Intramolécularité induite

D’un point de vue général nous nous intéressons aussi à des sujets en relation avec la physicochimie organique, en particulier celui de la catalyse. Une grande part de l’activité des enzymes relève de l’emploi de l’énergie de liaison de fragments du substrat distants du site réactionnel pour provoquer la catalyse [W.P. Jencks, Adv. Enzymol. Relat. Areas Mol. Biol. 1975, 43, 219–410]. Cette contribution est nécessaire pour pour passer outre une limitation cinétique dans la formation du complexe de rencontre. Ce n’est pas un attribut spécifique des enzymes ni des interactions non covalentes, nous avons montré son efficacité en catalyse organique via la formation d’adduits covalents. L’intramolécularité induite est en effet un phénomène important pour provoquer la catalyse en chimie et elle a démontré son efficacité dans des réactions stéréosélectives [K.L. Tan, ACS Catal. 2011, 1, 877–886]. Elle est impliquée, bien que cet aspect soit généralement négligé, dans la catalyse acido-basique générale, où le transfert de protons se produisent via une liaison hydrogène, expliquant pourquoi la catalyse acido-basique générale induit habituellement des molarités faibles.

amino acid based protometabolism

Sélection de références

R. Pascal,
Catalysis through induced intramolecularity: what can be learned by mimicking enzymes with carbonyl compounds that covalently bind substrates?
Eur. J. Org. Chem. 2003, 1813–1824. DOI: 10.1002/ejoc.200200530

R. Pascal,
Do enzymes bind their substrates in the ground state because of a physico-chemical requirement?
Bioorg. Chem. 2003, 31, 485-493. DOI: 10.1016/S0045-2068(03)00102-0

R. Pascal,
Induced intramolecularity in the reference reaction can be responsible for the low effective molarities of intramolecular general acid-base catalysis.
J. Phys. Org. Chem. 2002, 15, 566–569. DOI: 10.1002/poc.512

Chimie des peptides

Nos travaux en réactivité organique ont mené à des procédés de synthèse en phase solide ou en solution dans lesquels certaines des réactions sont conduites en milieu aqueux. Une approche similaire a mené plus récemment au développement de nouveaux polymères dendritiques de la lysine.

Sélection de références

B. Maret, T. Régnier, L. Garrelly, J.-C. Rossi, L. Vial, R. Pascal,
Reduction with tris(2-carboxyethyl)phosphine (TCEP) enables the use of S-sulphonate protecting group for thiol-mediated bioconjugation.
RSC Adv. 2014, 4, 7725–7728. DOI: 10.1039/c3ra47407k

H. Collet, E. Souaid, H. Cottet, A. Deratani, L. Boiteau, G. Dessalces, J.-C. Rossi, A. Commeyras, R. Pascal,
An expeditious, multi-gram scale synthesis of lysine dendrigraft (DGL) polymers by aqueous N-carboxyanhydride polycondensation.
Chem. Eur. J. 2010, 16, 2309–2316. DOI: 10.1002/chem.200901734

R. Pascal, R. Sola,
Preservation of the Fmoc protective group under alkaline conditions by using CaCl2. Applications in peptide synthesis.
Tetrahedron Lett. 1998, 39, 5031–5034. DOI: 10.1016/S0040-4039(98)00994-0

Livres

Le Soleil, la Terre… la vie – la quête des origines.
Muriel Gargaud, Hervé Martin, Purification Lopez-Garcia, Thierry Montmerle, Robert Pascal,
Belin – Pour la Science, Paris, 2009, 304 pp. | ISBN 978-2-7011-4799-4 | lien éditeur

Adapté en anglais : Young Sun, Early Earth and the Origins of Life, Springer, 2013. Détails…

Diffusion scientifique, médias, vidéos en ligne

Conférences de recherche

RCOM6 – 6e Rencontres de Chimie Organique de Marseille (6–7 mai 2010)

La chimie prébiotique : comprendre l’auto-organisation du vivant.
Voir la vidéo en ligne sur DailyMotion (1 h)

La chimie au XXIe siècle (Paris, 15-16 septembre 2011)

Colloque organisé par la Fédération des MSH et l’UPMC. Présentation : L’émergence de la vie : une question pour la chimie dans un contexte interdisciplinaire.
Voir la vidéo en ligne sur iTunes-U (30 min)

Cours d’exobiologie aux Rencontres Exobiologiques pour Doctorants (RED)

École thématique annuelle au parc ornithologique du Teich (Basssin d’Arcachon). Cours d’1h30 donné à RED’12 et RED’14 : La gestation de la vie et ses premiers pas – le point de vue de la chimie. Voir les vidéos en ligne :
– sur DailyMotion : cours à RED’12 | cours à RED’14
– sur le site Innovaxiom : cours à RED’14

Conférences grand public

Dans le cycle de conférences “Des Étoiles à la Vie”, Bordeaux, mai 2008

Hypothèses sur l’émergence de la vie sur Terre.
Voir la vidéo en ligne en flux mediasite viewer (45 min).
Accéder à toutes les conférences du site “Des Étoiles à la Vie”.

Conférences « Eurêka ! » à Genopolys, Montpellier, le 13 mai 2018

Quand la chimie est devenue histoire naturelle : vers une approche scientifique de l’origine de la vie.
Présentée dans le cadre du cycle 2018 “Le Vivant dans tous ses états !”
Résumé en ligne (archives Eurêka) | présentation Eurêka sur le site Genopolys.

Dans les médias

Les Fondamentales 2013 – forum du CNRS

Participation au débat public « Les origines de la vie », le 15 novembre 2013 à l’Université Paris-Sorbonne | Site web | Réécoute en ligne et podcast sur la wikiadio du CNRS (1h30 ; débat « Origines de la vie » en seconde moitié de l’enregistrement)

Science & Vie (n° 1169, février 2015)

Interview dans le dossier spécial « L’énergie de la vie » (pages 52–53).

France Culture – émission « Science Publique » du 6 février 2015

Participation à l’émission « La vie est-elle née dans une goutte d’eau ? » animée par Michel Alberganti (55 min). Détails, réécoute en ligne et podcast sur la page de l’émission.

Liens

Mise à jour : avril 2019