DÉTERMINATION DE LA SIGNATURE MOLÉCULAIRE DES CONIFÈRES FOSSILES PAR LA MATURATION ARTIFICIELLE DE LEURS HOMOLOGUES ACTUELS

Yueming LU, Yann HAUTEVELLE, Raymond MICHELS

13ème congrès français de sédimentologie, Dijon

14-16 Novembre, 2011

✓ 245Ma (début du Trias) ~ Jurassique : radiation des familles de conifère s.stri.

EVOLUTION DES CONIFÈRES

7 familles:• Araucariacaea• Pinaceae• Podocarpaceae• Taxaceae• Cupressaceae• Taxodiaceae• Sciadopityaceae

Maximum de radiation

✓ Jurassique ~ Actuel : conservation des familles de conifères

Introduction

Paléo-chimio-

taxonomie

Maturation

artificielle

Araucaria-ceae

Conclusion

Comment avoir des informations paléoclimatiques & paléofloristiques

à partir de l'étude des conifères fossiles ?

MAIS fossiles bien préservés

sont rares … …PALÉOBOTANIQUE

(plantes fossiles macro reste)

PALYNOLOGIE(spore & pollen)

MAIS spores et pollen ne sont pas

facilement reliables à des taxons … …

Approches classiques :

GEOCHIMIE ORGANIQUE ? (biomarqueurs moléculaires …)

APPROCHES PALÉOENVIRONNEMENTALES

Approche alternative :

Introduction

Paléo-chimio-

taxonomie

Maturation

artificielle

Araucaria-ceae

Conclusion

BIOMARQUEURS MOLÉCULAIRES

Introduction

Paléo-chimio-

taxonomie

Maturation

artificielle

Araucaria-ceae

Conclusion

CHIMIO- & PALÉOCHIMIO-TAXONOMIE BOTANIQUE (BIOMARQUEURS DE PLANTES)

Chimiotaxonomie : a pour but d’associer la classification

des plantes actuelles avec leur composition chimique (biomolécules).

Paléo-chimiotaxonomie : a pour but d’associer la classification

des végétaux fossiles avec leur composition chimique (biomarqueurs).

Introduction

Paléo-chimio-

taxonomie

Maturation

artificielle

Araucaria-ceae

Conclusion

- sont fréquents dans les archives sédimentaires- peuvent être reliés directement à des taxons botaniques

MAIS, connaissances en paléochimiotaxonomie sont lacunaires !

- approche alternative

AVANTAGES (biomarqueurs de plantes)

Introduction

Paléo-chimio-

taxonomie

Maturation

artificielle

Araucaria-ceae

Conclusion

MATURATION ARTIFICIELLE

"Simulation" expérimentale de la diagenèse moléculaire des plantes

Technique de maturation artificielle de plantes actuelles : pyrolyse en milieu confiné (Hautevelle et al., 2006)

'fossilisation'

Systématique moléculairedes conifères fossiles

Systématique botaniquedes conifères fossiles

Introduction

Paléo-chimio-

taxonomie

Maturation

artificielle

Araucaria-ceae

Conclusion

Plante fraiche Tubes d'or soudés Pyrolyse enmilieu confiné

Mise en solution desterpénoïdes (CH2Cl2)

MATURATION ARTIFICIELLE

Aliphatique

Aromatique

Polaire

FractionnementAnalyse moléculaire

(GC-MS)

Introduction

Paléo-chimio-

taxonomie

Maturation

artificielle

Araucaria-ceae

Conclusion

Evolution diagénétique

Biomarqueurs

moléculaires

Précurseurs biologiques moléculaires

Composés intermédiaires

Conifèresactuels

Pinaceae

Conifères sauf Pinaceae

SIMULATION DE LA DIAGENÈSE MOLÉCULAIRES DES PLANTES

Introduction

Paléo-chimio-

taxonomie

Maturation

artificielle

Araucaria-ceae

Conclusion

L'ordre des conifères est composé de 7 familles

Araucariaceae3 Agathis, 8 Araucaria & 1 Wollemia

Cupressaceae1 Calocedrus, 4 Chamaecyparis, 2 Cupressus, 5 Juniperus,

1 Microbiota, 3 Thuja & 1 ThujopsisPinaceae

4 Abies, 3 Cedrus, 4 Larix, 5 Picea, 4 Pinus, 1 Pseudotsuga & 1 TsugaPodocarpaceae

4 PodocarpusSciadopityaceae

1 SciadopitysTaxaceae

2 Taxus, 2 Cephalotaxus, 1 TorreyaTaxodiaceae

1 Cryptomeria, 2 Cunninghamia, 1 Sequoiadendron, 1 Meta-sequoia, 1 Sequoia & 2 Taxodium

69 conifères étudiés enpaléochimiotaxonomie expérimentale

CONIFÈRES ACTUELLEMENT ÉTUDIÉS

Introduction

Paléo-chimio-

taxonomie

Maturation

artificielle

Paléochimio-

taxonomie des

conifères

Conclusion

Agathis

moorei

robusta

Araucaria

angustifolia

araucana

bernieri

SIGNATURES CHROMATOGRAPHIQUES DES CONIFÈRES

Temps de rétention Temps de rétention

Aliphatiques AromatiquesSESQUITERPENOÏDES

SESQUITERPENOÏDES

DITERPENOÏDES

DITERPENOÏDES

Introduction

Paléo-chimio-

taxonomie

Maturation

artificielle

Conclusion

Paléochimio-

taxonomie des

conifères

Temps de rétention

n-C14 n-C15

Aliphatique Aromatique

Aromaden-drane

Farnasane

EudesmanesBisabolane Dihydro-ar-

curcumène

Pentamethyl-dihydroindène

Cuparène

Chamazulène

Muurolane

Cadalane

Amorphane

Introduction

Paléo-chimio-

taxonomie

Maturation

artificielle

Conclusion

Paléochimio-

taxonomie des

conifères

Cupressaceae(Chamaecyparis pisifera)

Araucariaceae(Araucaria laubenfelsii)

Pinaceae(Pinus sylvestris)

Podocarpaceae(Podocarpus s.p)

Taxodiaceae(Cryptomeria japonica)

Sciadopityaceae(Sciadopitys verticillata)

Cadalanesaromatiques

DISTRIBUTION DES SESQUITERPÉNOÏDES

Temps de rétention

Cupressaceae(Chamaecyparis pisifera)

Araucariaceae(Araucaria laubenfelsii)

Pinaceae(Pinus sylvestris)

Podocarpaceae(Podocarpus s.p)

Taxodiaceae(Cryptomeria japonica)

Sciadopityaceae(Sciadopitys verticillata)

Aliphatique Aromatique

Isopimarane

Abiétanes aromatiques

Labdanes

ent-beyerane

16β/α(H)-ent-kauranes16β/α(H)-

phyllocladane

Introduction

Paléo-chimio-

taxonomie

Maturation

artificielle

Conclusion

Paléochimio-

taxonomie des

conifères

Abietanes & ses isomères

DISTRIBUTION DES DITERPÉNOÏDES

SIGNATURE MOLÉCULAIRE DES CONIFÈRES

Introduction

Paléo-chimio-

taxonomie

Maturation

artificielle

Conclusion

Cupressaceae

Podocarpaceae

Taxodiaceae

Sciadopityaceae

Paléochimio-

taxonomie des

conifères

Araucariaceae

Diterpanes tétracycliquesPimaraneAbietane-type

Pinaceae

Diterpanestétracycliques Abietanes

(cétono-)phénoliques

Abietane-typeAcide déhydroabietique

Cuparène Totarane biaromatique

Taxaceae Pimarane Cadalène

CONCLUSION & PERSPECTIVE

Compléter les informations fournies par la paléobotanique et la palynologie pour les études paléoenvironnementales

Simuler la fossilisation des biomolécules de plantes

Paléochimiotaxonomie expérimentale

Combler les lacunes de la paléochimiotaxonomie des conifères

A suivre…utilisation de ces données paléochimiotaxonomiques pour résoudre

des problèmes de paléobotanique

Introduction

Paléo-chimio-

taxonomie

Maturation

artificielle

Araucaria-ceae

Conclusion

Détermination de la signature moléculaire des conifères fossiles par la maturation artificielle de leurs homologues actuels

Yueming LUYann HAUTEVELLERaymond MICHELS

PodocarpaceaeAraucariaceae

SciadopityaceaeCupressaceae

TaxaceaePinaceae

DISTRIBUTION GÉOGRAPHIQUE DES CONIFÈRES