Biogéochimie moléculaire

Pierre ADAM
Directeur de Recherche au CNRS

Année de création de l'équipe - 2007

Institut Le Bel, 7^ème étage Sud

Émilie RANCHON
courriel :  eranchon[at]unistra.fr
téléphone : 03 68 85 12 41

L'équipe de recherche de Biogéochimie Moléculaire est spécialisée dans l’étude moléculaire détaillée de mélanges organiques complexes provenant de sédiments actuels et anciens, de sols, de biomasse microbienne ou végétale et d’objets archéologiques. Elle fait partie de l’Ecole Doctorale des Sciences Chimiques (ED 222) et est laboratoire d’accueil pour les Masters Sciences Analytiques, Chimie Moléculaire & Supramoléculaire, Chimie, Biologie & Drug Design. 

Par ailleurs, dans un contexte de résistance antimicrobienne croissante, le développement de nouvelles cibles thérapeutiques est devenu indispensable. La voie MEP, spécifique aux bactéries et absente chez l’humain, constitue à cet égard une cible de choix. Ainsi, le groupe CBMB, rattaché à l’équipe de Biogéochimie Moléculaire depuis janvier 2026, (https://cbmb.chimie.unistra.fr/) développe des stratégies innovantes combinant la synthèse d’inhibiteurs et l’étude de la communication bactérienne, en s’appuyant sur une approche interdisciplinaire associant la synthèse organique et la microbiologie.

Les thèmes de recherche du laboratoire de Biogéochimie Moléculaire sont à l’interface entre chimie (bio)organique analytique, chimie de synthèse et chimie des substances naturelles.

Les travaux de recherche de l’équipe de Biogéochimie moléculaire comprennent 4 axes principaux :

1. Géochimie organique : Développement de nouveaux outils moléculaires et isotopiques pour l’étude du fonctionnement d’écosystèmes récents et la reconstitution d’environnements anciens. Il s’agit notamment d’étudier l’évolution de ces milieux au cours des temps géologiques en fonction des changements climatiques ou biologiques et des influences anthropiques.

2. Archéologie moléculaire : Etude moléculaire et isotopique de substances organiques provenant de sites et objets archéologiques (baumes, enduits, ambre…) pour retracer l’origine de ces substances, leur mode d’utilisation, les pratiques et modes de vie passés.

3. Archéologie expérimentale : Étude du devenir des résidus alimentaires dans les céramiques archéologiques. Ce volet repose sur une approche expérimentale menée en collaboration avec des archéologues de Tours. Il consiste à analyser des échantillons issus d’expériences de cuisson contrôlées, avec des ingrédients précisément définis, afin d’évaluer la nature des signatures moléculaires des ingrédients initiaux préservée dans la porosité des céramiques, et leurs représentativités en fonction des modes de cuisson.

4. Biogéochimie de lipides microbiens : Etude des modifications de la composition des lipides membranaires de bactéries et d’archées de culture en relation avec les stratégies d’adaptation à leur environnement et aux changements physico-chimiques que ces microorganismes peuvent subir, par exemple, en termes de stress salin. Ces travaux portent également sur l’identification de nouveaux biomarqueurs de processus biogéochimiques comme, par exemple, des hopanoïdes spécifiques synthétisés par des bactéries impliquées dans le cycle biogéochimique de l’azote.

L’approche moléculaire spécifique mise en œuvre pour le développement de ces différentes thématiques repose sur l’identification de marqueurs moléculaires par spectrométrie de masse (GC-MS, LC-MS). Dans certains cas, la structure de nouvelles substances est identifiée soit après isolement des composés d’intérêt puis études de RMN, soit par synthèse organique de composés de référence. Ces travaux sont réalisés dans le cadre de nombreuses collaborations (nationales et internationales).

• Trois chromatographes en phase gazeuse (détecteur à ionisation de flamme, GC-FID)
• 1 module de HPLC préparative (détection : indice de réfraction)
• Deux appareils de chromatographie en phase gazeuse couplés à des spectromètres de masse (triple et simple quadripôle, respectivement ; GC-MS(-MS). Modes d’ionisation : IE et IC (NH₃, i-Bu, CH₄)
• Un chromatographe en phase gazeuse couplé à un spectromètre de masse de rapport isotopique (¹²C/¹³C, H/D; GC-IRMS)
• Deux modules de HPLC couplés à des spectromètres de masse de type trappe à ions (avec détection APCI, ESI, APPI, DAD)

A. Fradet, P. Schaeffer, L.-P. Magnin, L. Lenen, J. Pańczak, B. Gomez, V. Grossi, P Adam
The widespread occurrence and wide structural diversity of sulfurized diterpenoids in ambers. 
Organic Geochemistry, 2026, 213, 105127.
https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2026.105127

M. Saracco, P. Schaeffer, M. Tourte, S.V. Albers, Y. Louis, J. Peters, B. Demé, S. Fontanay, P. Oger. 
Bilayer-forming lipids enhance archaeal monolayer membrane stability. 
International Journal of Molecular Sciences, 2025, 26, 3045. (hal-05007477v1)
https://doi.org/10.3390/ijms26073045 ⟨hal-05007477⟩.

L. Bourmancé, A. Marie, R. Puppo, S. Brûlé, P. Schaeffer, M. Toupet, R. Notsche, A. Elsaesser, A. Kish. 
The salty tango of brine composition and UV photochemistry effects on Halobacterium salinarum cell envelope biosignature preservation. 
Communications Biology, 2025, 8, 602.
https://doi.org/10.1038/s42003-025-08007-w  ⟨mnhn-05033856⟩.

M. Mauger, I. Makarchuk, Y. Molter, A. Sansone, F. Melin, P. Chaignon, P. Schaeffer, P. Adam, V. Schünemann, P. Hellwig, C. Ferreri, C. Chatgilialoglu, M. Seemann.
Towards bacterial resistance via the membrane strategy: enzymatic, biophysical and biomimetic studies of the lipid cis-trans isomerase of Pseudomonas aeruginosa. 
ChemBioChem, 2025, 26, e202400844.
https://doi.org/10.1002/cbic.202400844 (hal-04886367). 

J. Connan, J. Bonnéric, R. Perrogon, M.H. Engel, R. Gley, A. Zumberge, P. Schaeffer. Geochemical study of bitumen residues on potsherds from the al-Qusur Monastery (7th–9th c. CE): Composition and origin. 
Molecules, 2025, 30, 2006. 
https://doi.org/10.3390/molecules30092006

T. Liyanage, L. M van Maldegem, J. Hope, P. Schaeffer, P. Adam, H.P. Nytoft, D. Edwards, J. Brocks.
Hopanoid breakdown products (HBPs) and their influence on tetracyclic and tricyclic terpane (cheilanthane) oil-source rock parameters. 
Organic Geochemistry, 2025, 210, 105085.
https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2025.105085 (hal-05379084).

F. Baudin, I. Jovovic, P. Adam, M. Ader, F. Arnaud, F. Gélin, V. Grossi. (2024).
Early stages of Type I−S kerogen formation revealed by Rock−Eval^® 7S analysis of sediment from a modern halo−alkaline lake (Dziani Dzaha, Mayotte). 
Organic Geochemistry, 2024, 195, 104794.
https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2024.104794 (hal−04600490).

N. Tarifa−Mateo, R. Laborda, A. Sierra, L. Montes, P. Utrilla, M. Sana, E. Motsch, P. Schaeffer, P. Adam.
Milk production in pottery. Evidence for various exploited resources used by the first farmers in Central Pyrenees using the morphological, chemical and stable carbon isotopic composition of organic residues from ceramic vessels. 
Archaeological and Anthropological Sciences, 2024, 16, 101.
https://doi.org/10.1007/s12520-024-02001-9 (hal-04788050).

S. Sallon, E. Solowey, M. R. Gostel, M. Egli, G.R. Flematti, B. Bohmazn, P. Schaeffer, P. Adam, A. Weeks.
Characterization and analysis of a Commiphora species germinated from an ancient seed suggests a possible connection to a species mentioned in the Bible.
Communications Biology, 2024, 7, 1109.
https://doi.org/10.1038/s42003-024-06721-5 (hal−04788119).

M. Michler, G. Auxiette, F. Jodry, N. Tarifa-Mateo, P. Adam, P. Schaeffer, C. Féliu, C. Véber.
Le site de l’âge du Bronze moyen de Berstett Langenberg (Bas-Rhin), approches croisées. Gallia Préhistoire – Préhistoire de la France dans son contexte européen, Varia, 2023, 63.
https://doi.org/10.4000/galliap.3554 ⟨hal-04081914⟩

R. Schwartz−Narbonne, P. Schaeffer, S.K. Lengger, J. Blewett, D.M. Jones, et al. 
Bacterial physiology highlighted by the d¹³C fractionation of bacteriohopanetetrol isomers. 
Organic Geochemistry, 2023, 181, 104617.
https://doi.org/10.1016/j.orggeochem.2023.104617 (hal−04107656)

M. Galmiche, E. Esslinger, O. Delhomme, P. Schaeffer, E. Motsch, et al.
Method development for the LC−MS/MS determination of C₆₀ and C₇₀ fullerenes and their functionalized derivatives in airborne particulate matter, settled dust and soot. 
International Journal of Mass Spectrometry, 2023, 490, 117072.
https://doi.org/10.1016/j.ijms.2023.117072 (hal−04271655).

L. Lenen, A. Fradet, P. Schaeffer, B. Gomez, P. Adam.
Sulfurized diterpenoids in amber as diagenetic indicators of sulfate−reducing processes in past depositional environments. Organic & Biomolecular Chemistry, 2023, 21, 768−774.
https://doi.org/10.1039/D2OB02017C (hal−04271619).

J.J. Brocks, B.J. Nettersheim, P. Adam, P. Schaeffer, A.J.M. Jarrett, et al.
Lost world of complex life and the late rise of the eukaryotic crown. 
Nature, 2023, 618, 767−773. 
https://doi.org/10.1038/s41586-023-06170-w (hal−04273175).

• Collaborations industrielles : TotalEnergies

• Collaborations académiques nationales et internationales :
   
  • Institut National de Recherches Archéologiques Préventives (INRAP), France.
  • Archéologie Alsace, Sélestat, France.
  • Laboratoire Image, Ville, Environnement (UMR 7362, CNRS, Université de Strasbourg), France.
  • Equipe Microbiologie des Environnements Extrêmes (M2E), INSA Villeurbanne, France.
  • Laboratoire de Géologie de Lyon: Terre, Planètes , Environnement (UMR 5276, CNRS-Université de Lyon I-ENS Lyon), Villeurbanne, France.
  • Géochimie des isotopes stable, Institut de Physique du Globe de Paris (UMR 7154), France.
  • Research School of Earth Sciences, The Australian University, Canberra, Australie.
  • Max-Planck-Institute for Biogeochemistry, Jena, Allemagne.
  • Centre de Recherche sur les Sociétés et Environnements en Méditerranée (CRESEM - UR 7397, Université de Perpignan), France.
  • Archéologie des Sociétés Méditerranéennes, UMR 5140, Montpellier.
  • Service régional de l’archéologie, Occitanie, Montpellier, France.
  • Institut für Biologie II, Molecular Biology of Archaea, Albert-Ludwigs Universität Freiburg, Allemagne.
  • Institute of Southeast Asian Studies, Singapour.
  • Géosciences Rennes, Université de Rennes, France.
  • Sheffield Hallam University (Biomolecular Science Research Center), Royaume Uni.
  • Organic Geochemistry Unit, University of Bristol, Royaume Uni.
  • School of Geography, Earth and Environmental Sciences, University of Plymouth, Royaume Uni.
  • Microbiology and Biogeochemistry Department, Netherland Institute for Sea Research, Pays-Bas.