Note ABES Key mechanisms in early metabolism : investigation of a nonenzymatic analog of gluconeogenesis Transformations clés dans le métabolisme primitif : étude d’un analogue non-enzymatique de la gluconéogenèse Gluconéogenèse Phosphorylation Étude mécanistique Hydratation Synthèse monotope Gluconeogenesis Phosphorylation Mechanistic study Hydration One-pot synthesis 541 Phosphorylation Hydratation Réaction monotope Cette thèse s’intéresse à l’étude de mécanismes biologiques fondamentaux, notamment ceux retrouvés dans la gluconéogenèse. L’étude de la première étape nous a permis de comprendre qu’un mécanisme non-enzymatique et unique de phosphorylation, celui de la formation de phosphate d’acyle aurait été suffisant pour former tous les métabolites phosphorylés centraux. L’étude de la seconde étape nous a permis de débloquer un ensemble de conditions applicables à toutes les hydratations retrouvées au cœur du métabolisme ouvrant ainsi la voie au développement de réseaux réactionnels complexes. Enfin grâce à l’étude individuelle de chaque transformation de la gluconéogenèse, nous avons pu comprendre les prérequis de chacune et ainsi développer des séquences monotopes de réactions. Ainsi, la plupart des transformations de la gluconéogenèse ont été reproduites de manière non-enzymatique, celles-ci montrant de fortes dépendances au pH du système. Le développement d’un analogue non-enzymatique de la gluconéogenèse semble réalisable, à condition de débloquer les étapes de phosphorylation, par exemple dans des milieux spécifiques et énergétiques. This thesis aims to investigate some of the key biological mechanisms, especially those found in gluconeogenesis. The study of the first step shows that a single nonenzymatic phosphorylation mechanism, namely the phosphorylation of carboxylates to acyl phosphates, would have been sufficient to form all the core phosphorylated metabolites. In the investigation of the second step, we found that a set of mild and nonenzymatic conditions can be applied to all hydration reactions found at the heart of metabolism, opening the way to the development of complex reaction networks. Finally, by studying individually the subsequent steps of gluconeogenesis, we identified their requirements and developed sequential one-pot reactions. Our results suggest that most of the reactions of gluconeogenesis can be driven by acid-base catalysis in the absence of enzymes. Overall, each transformation of the pathway shows a preferential for acidic or basic conditions with several alternations between steps. Therefore, the nonenzymatic development of this pathway would have been favorable in places that present natural pH gradients, for instance, aqueous microdroplets. Electronic Thesis or Dissertation Text en PDF 37613654 Université de Strasbourg Strasbourg 2024-12-31 application/pdf 37524587 https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2024/Zimmermann_Joris_2024_ED222.pdf http://www.theses.fr/2024STRAF005/abes Zimmermann Joris 1996-07-07 FR 274452553 1507010742E 21409697 4200003 https://theses.fr/2024STRAF005 2024STRAF005 https://doi.org/10.70675/13ef1e15z2b49z41fdza3ebz672cc9cdcce4 2024-04-19 Chimie Strasbourg 131056549 Doctorat Docteur es non oui Moran Joseph MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 184481198 Guillemin Jean-Claude MADS_PRESIDENT_DU_JURY 095594469 Bonfio Claudia MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 267290780 Guillemin Jean-Claude MADS_RAPPORTEUR_1 095594469 Lane Nick MADS_RAPPORTEUR_2 069454744 École doctorale des Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 222 156504081 Institut de science et d’ingénierie supramoléculaires (Strasbourg) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 207480 157760227 ddc:540 Moran Joseph Guillemin Jean-Claude Bonfio Claudia Guillemin Jean-Claude Lane Nick École doctorale des Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....) Institut de science et d’ingénierie supramoléculaires (Strasbourg) PDF 37613654 confidentialité 2024-04-19 2026-04-19 confidentialité 2024-04-19 2026-04-19 restriction 2024-04-19 2026-04-19 confidentialité 2024-04-19 2026-04-19 confidentialité 2024-04-19 2026-04-19