{"id":20346,"date":"2023-10-16T20:22:35","date_gmt":"2023-10-16T20:22:35","guid":{"rendered":"https:\/\/www.africa-press.net\/madagascar\/politique\/origine-de-la-vie-de-linerte-au-vivant-un-passage-mysterieux"},"modified":"2023-10-17T12:29:50","modified_gmt":"2023-10-17T12:29:50","slug":"origine-de-la-vie-de-linerte-au-vivant-un-passage-mysterieux","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.africa-press.net\/madagascar\/toutes-les-actualites\/origine-de-la-vie-de-linerte-au-vivant-un-passage-mysterieux","title":{"rendered":"Origine de la vie\u00a0: de l\u2019inerte au vivant, un passage myst\u00e9rieux"},"content":{"rendered":"

Africa-Press – Madagascar. <\/strong><\/span>Hydrocarbures, alcools, acides amine\u0301s, sucres… L\u2019analyse des me\u0301te\u0301orites tombe\u0301es sur Terre, mais aussi celle des come\u0300tes et des aste\u0301roi\u0308des par les missions spatiales, re\u0301ve\u0300lent en leur sein une grande richesse en compose\u0301s chimiques dont certains constituent aujourd\u2019hui le vivant. Des petits corps qui sont les vestiges de la formation du Syste\u0300me solaire et ont bombarde\u0301 la jeune Terre en grand nombre. On peut donc imaginer que notre plane\u0300te, ne\u0301e il y a 4,54 milliards d\u2019anne\u0301es, a vite baigne\u0301 dans une soupe de mole\u0301cules…<\/p>\n

Et puis, la premie\u0300re forme de vie est apparue. On n\u2019en connai\u0302t a\u0300 ce jour pas de fossile, mais la ge\u0301ne\u0301tique permet de se faire une ide\u0301e de ce qu\u2019e\u0301tait Luca (Last Universal Common Ancestor), l\u2019ance\u0302tre commun le plus re\u0301cent de tous les e\u0302tres vivants actuels. \u201cComment est-on passe\u0301 de l\u2019inerte au vivant, et en combien de temps ? s\u2019interroge Moran Frenkel-Pinter, chercheuse a\u0300 l\u2019institut de chimie de l\u2019Universite\u0301 he\u0301brai\u0308que de Je\u0301rusalem. Comment des mole\u0301cules simples ont-elles donne\u0301 des mole\u0301cules de plus en plus complexes qui ont finalement abouti a\u0300 la vie ? Reproduire cette histoire en laboratoire est un de\u0301fi.\u201d Il s\u2019agit en effet d\u2019observer l\u2019e\u0301mergence d\u2019une ou plusieurs proprie\u0301te\u0301s du vivant, qui se caracte\u0301rise notamment par une aptitude a\u0300 se reproduire, a\u0300 varier et a\u0300 transmettre ces variations par l\u2019he\u0301re\u0301dite\u0301.<\/p>\n

Au 19e sie\u0300cle, Darwin e\u0301voque de\u0301ja\u0300 une chimie pre\u0301alable a\u0300 la vie. Puis, dans les anne\u0301es 1920, le biochimiste russe Alexander Oparine e\u0301labore le concept de \u201csoupe primitive\u201d. Il imagine que l\u2019atmosphe\u0300re terrestre est le sie\u0300ge de re\u0301actions chimiques conduisant a\u0300 la formation de mole\u0301cules organiques (compose\u0301es majoritairement d\u2019atomes de carbone et d\u2019hydroge\u0300ne) qui, de\u0301pose\u0301es dans les oce\u0301ans, permettent alors la naissance de la vie. Un sce\u0301nario qui sera teste\u0301 en 1953 lors d\u2019une expe\u0301rience historique, imagine\u0301e par les chimistes ame\u0301ricains Harold Urey et Stanley Miller.<\/p>\n

Le principe en est tre\u0300s simple : pendant plusieurs jours, ils ont soumis de petites mole\u0301cules, constituants probables de la soupe primitive \u2013 me\u0301thane, ammoniac, dihydroge\u0300ne et eau \u2013 a\u0300 de fortes de\u0301charges e\u0301lectriques, pareilles a\u0300 des e\u0301clairs. Re\u0301sultat : il s\u2019est forme\u0301 quatre acides amine\u0301s. Cette famille de mole\u0301cules, ce sont les \u201cbriques\u201d qui, une fois assemble\u0301es, constituent les prote\u0301ines indispensables a\u0300 tous les syste\u0300mes vivants…<\/p>\n

\u201cC\u2019est une expe\u0301rience fondatrice de ce qu\u2019on appelle la chimie pre\u0301biotique, souligne l\u2019astrobiologiste Louis d\u2019Hendecourt, du laboratoire de Physique des interactions ioniques et mole\u0301culaires a\u0300 Marseille. Mais Miller n\u2019a jamais re\u0301ussi a\u0300 expliquer la formation de ces premie\u0300res mole\u0301cules, et n\u2019a pas mene\u0301 d\u2019observations sur leur e\u0301volution ulte\u0301rieure.\u201d Par la suite, les recherches sur l\u2019atmosphe\u0300re de la Terre primitive montreront que celle-ci e\u0301tait constitue\u0301e de gaz carbonique pluto\u0302t que de me\u0301thane, ce qui rend l\u2019expe\u0301rience beaucoup moins concluante.<\/p>\n

La piste des me\u0301taux : le berceau de la vie, me\u0301tallique et minuscule ?<\/b><\/p>\n

Pour fabriquer de l\u2019ARN, notre organisme assemble des mole\u0301cules produites par diffe\u0301rents cycles de re\u0301actions chimiques. Ces cycles ne\u0301cessitent l\u2019intervention de nombreuses prote\u0301ines qui facilitent les re\u0301actions, les enzymes. Proble\u0300me : aux origines de la vie, elles n\u2019existaient pas. Alors, comment le premier ARN a-t-il pu se former ? A\u0300 l\u2019Institut de science et d\u2019inge\u0301nierie supramole\u0301culaires (Isis) de Strasbourg, Joseph Moran et son e\u0301quipe ont tente\u0301 de se passer d\u2019enzymes : \u201cPour jouer leur ro\u0302le de catalyseur, nous les avons remplace\u0301es par des me\u0301taux. Et nous avons re\u0301ussi a\u0300 faire fonctionner ces cycles, au moins en partie.\u201d<\/p>\n

L\u2019e\u0301quipe a en particulier utilise\u0301 du nickel, que contiennent a\u0300 hauteur d\u2019environ 10 % les me\u0301te\u0301orites ferreuses. Celles-ci sont tombe\u0301es en abondance sur la Terre primitive. L\u2019apparition de la vie a donc pu e\u0302tre favorise\u0301e par des me\u0301taux tels le nickel, mais aussi le fer ou l\u2019aluminium. \u201cCette chimie ne peut se produire que dans des environnements tre\u0300s spe\u0301cifiques, qui pre\u0301sentent par exemple une variation allant de l\u2019alcalin a\u0300 l\u2019acide, souligne Joseph Moran. Or cela n\u2019est possible qu\u2019a\u0300 de tre\u0300s petites e\u0301chelles, de l\u2019ordre du millionie\u0300me de me\u0300tre, voire moins.\u201d<\/p>\n

C\u2019est a\u0300 la surface des roches, dans de minuscules cavite\u0301s, que ces re\u0301actions ont pu se produire. A\u0300 ces e\u0301chelles, les conditions globales jouent peu, ce qui aurait permis a\u0300 ces re\u0301actions de se de\u0301velopper alors me\u0302me que la jeune Terre subissait d\u2019intenses bombardements. \u201cNotre objectif est maintenant de cre\u0301er des micro-environnements capables de fabriquer la totalite\u0301 de ces cycles chimiques, conclut Joseph Moran. Mais re\u0301aliser cela a\u0300 l\u2019e\u0301chelle nanome\u0301trique et analyser les mole\u0301cules fabrique\u0301es dans d\u2019aussi petits volumes est un tre\u0300s grand de\u0301fi technique. Nous n\u2019en sommes qu\u2019au de\u0301but.\u201d<\/p>\n

Micmoc 2.0<\/b><\/p>\n

C\u2019est dans la ligne\u0301e des travaux de Miller que l\u2019e\u0301quipe marseillaise a conc\u0327u l\u2019expe\u0301rience Micmoc (Matie\u0300re interstellaire et come\u0301taire, matie\u0300re organique complexe) visant a\u0300 e\u0301tudier en laboratoire la chimie de la glace interstellaire qui recouvre de minuscules grains de poussie\u0300re regroupe\u0301s en vastes nuages entre les e\u0301toiles. Sa composition chimique (eau, ammoniac, me\u0301thanol, monoxyde de carbone) e\u0301tait de\u0301ja\u0300 connue. Les scientifiques ont fabrique\u0301 une glace semblable, puis l\u2019ont bombarde\u0301e avec un rayonnement ultraviolet pareil a\u0300 celui e\u0301mis par les e\u0301toiles. De nombreuses mole\u0301cules organiques sont apparues, tre\u0300s semblables a\u0300 celles retrouve\u0301es dans les aste\u0301roi\u0308des et come\u0300tes.<\/p>\n

Micmoc 2.0, qui de\u0301bute, vise a\u0300 aller plus loin. \u201cSi l\u2019on reproduit plusieurs fois de suite l\u2019expe\u0301rience de Miller, un e\u0301tat d\u2019e\u0301quilibre s\u2019e\u0301tablit et les me\u0302mes re\u0301actions chimiques se reproduisent inde\u0301finiment. Ce que nous voulons, c\u2019est que l\u2019expe\u0301rience ne soit jamais a\u0300 l\u2019e\u0301quilibre, afin de forcer les mole\u0301cules a\u0300 toujours re\u0301agir entre elles pour en former de nouvelles plus complexes, ayant des proprie\u0301te\u0301s semblables a\u0300 celles que l\u2019on trouve dans le vivant. Pour cela, nous faisons varier les conditions expe\u0301rimentales. Sur la Terre primitive, de tels changements ont pu e\u0302tre cause\u0301s par la chute d\u2019aste\u0301roi\u0308des ou de come\u0300tes. Quant a\u0300 nous, nous rajouterons re\u0301gulie\u0300rement des mole\u0301cules au me\u0301lange.\u201d<\/p>\n

Proble\u0300me : le processus a pu durer des millions d\u2019anne\u0301es… Mais avec des concentrations de mole\u0301cules plus e\u0301leve\u0301es qu\u2019aux origines \u2013 et un \u201cfacteur chance\u201d, souligne Louis d\u2019Hendecourt -, Micmoc 2.0 pourrait porter ses fruits. L\u2019expe\u0301rience doit en particulier permettre de tester un concept e\u0301nonce\u0301 par deux chimistes, l\u2019Israe\u0301lien Addy Pross et le Franc\u0327ais Robert Pascal : un milieu \u201cabiotique\u201d \u2013 c\u2019est-a\u0300-dire sans forme de vie \u2013 peut obe\u0301ir a\u0300 une forme de \u201cse\u0301lection naturelle\u201d pour passer de l\u2019inerte au vivant. Autrement dit, certaines des mole\u0301cules apparues sont spontane\u0301ment favorise\u0301es par rapport aux autres et peuvent se multiplier. Parce qu\u2019elles sont plus stables dans les conditions de l\u2019environnement a\u0300 un moment donne\u0301 (la tempe\u0301rature ou l\u2019acidite\u0301, par exemple). Mais aussi, explique Louis d\u2019Hendecourt, parce que certaines sont \u201cautocatalytiques\u201d : apre\u0300s qu\u2019elles se sont forme\u0301es, elles assistent la formation de leurs semblables, la rendant beaucoup plus efficace.<\/p>\n

La piste des lipides : des cellules ne\u0301es au fond des oce\u0301ans ?<\/b><\/p>\n

De la bacte\u0301rie a\u0300 la baleine, toutes les cellules vivantes, qu\u2019elles soient uniques ou constituantes d\u2019un imposant animal, posse\u0300dent une membrane forme\u0301e notamment de longues mole\u0301cules, les phospholipides. \u201cSans cette membrane, la cellule ne peut pas survivre longtemps, car elle n\u2019est pas prote\u0301ge\u0301e du milieu exte\u0301rieur. De plus, a\u0300 l\u2019inte\u0301rieur de celle-ci, il existe des compartiments, de me\u0302me composition, qui isolent des processus chimiques vitaux\u201d, explique Michele Fiore, chercheur a\u0300 l\u2019Institut de chimie et de biochimie mole\u0301culaires et supramole\u0301culaires (ICBMS) de Lyon.<\/p>\n

Les scientifiques ont mis au point depuis une vingtaine d\u2019anne\u0301es un sce\u0301nario de formation des phospholipides dans un milieu pre\u0301biotique. Une re\u0301action chimique simple a pu tout d\u2019abord se produire dans des re\u0301gions chaudes (100 a\u0300 300 \u00b0C) de la Terre primitive, comme les sources hydrothermales, conduisant a\u0300 la formation de mole\u0301cules de lipides a\u0300 partir de gaz comme le me\u0301thane ou l\u2019e\u0301thane. \u201cCes mole\u0301cules sont tre\u0300s stables dans les conditions hydrothermales. Leur formation puis leur utilisation pour former des membranes ont pu s\u2019e\u0301taler sur des centaines de milliers d\u2019anne\u0301es … , imagine Michele Fiore. Mais ceci est purement the\u0301orique.\u201d<\/p>\n

En 2017, le chercheur lyonnais et son e\u0301quipe ont me\u0301lange\u0301 en laboratoire des lipides, un compose\u0301 du phosphore et une mole\u0301cule tre\u0300s simple et abondante dans l\u2019Univers, l\u2019ure\u0301e. Re\u0301sultat : \u201cDes phospholipides se sont forme\u0301s en quantite\u0301, et ce sans avoir recours a\u0300 un catalyseur.\u201d Certains se sont me\u0302me assemble\u0301s pour former des ve\u0301sicules, minuscules sphe\u0300res enfermant au passage de l\u2019eau et des mole\u0301cules en solution. Un mode\u0300le e\u0301vocateur de ce qu\u2019ont pu e\u0302tre les premie\u0300res cellules.<\/p>\n

ADN ou prote\u0301ines : qui est arrive\u0301 en premier ?<\/b><\/p>\n

Cette notion d\u2019autocatalyse est fondamentale dans tous les travaux mene\u0301s sur les origines de la vie. Elle sous-tend une question : qui est arrive\u0301 en premier ? L\u2019ADN \u2013 le support de notre code ge\u0301ne\u0301tique \u2013 dont la formation ne\u0301cessite l\u2019intervention de prote\u0301ines ? Ou les prote\u0301ines, indispensables a\u0300 la fabrication de l\u2019ADN… mais qui, pour e\u0302tre fabrique\u0301es, ne\u0301cessitent la \u201clecture\u201d de ce code ? Pour re\u0301soudre ce proble\u0300me de l\u2019\u0153uf et de la poule, une hypothe\u0300se a e\u0301te\u0301 avance\u0301e dans les anne\u0301es 1980 par le biologiste ame\u0301ricain et prix Nobel Walter Gilbert : celle du monde ARN, pour \u201cacide ribonucle\u0301ique\u201d, qui serait apparu le premier.<\/p>\n

Dans le vivant, l\u2019ARN est notamment l\u2019interme\u0301diaire qui permet de convertir notre code ge\u0301ne\u0301tique, inscrit sur notre ADN, en prote\u0301ines indispensables a\u0300 la vie. Mais il posse\u0300de aussi des proprie\u0301te\u0301s catalytiques : il favorise certaines re\u0301actions chimiques. \u201cNos expe\u0301riences ont par exemple montre\u0301 que des fragments d\u2019ARN de diffe\u0301rentes tailles peuvent s\u2019assembler pour cre\u0301er de nouveaux fragments, plus grands\u201d, explique Philippe Nghe, du laboratoire Biophysique et e\u0301volution a\u0300 l\u2019E\u0301cole supe\u0301rieure de physique et de chimie industrielles de la ville de Paris (ESCPI). Le graal serait l\u2019apparition, dans ce me\u0301lange, d\u2019un ARN capable de se copier lui-me\u0302me… autrement dit de se reproduire. \u201cCe serait une premie\u0300re e\u0301tape indispensable a\u0300 l\u2019e\u0301volution au sens de Darwin, qui signerait le processus d\u2019apparition de la vie, imagine le chercheur. On tente de la re\u0301aliser en laboratoire. Mais on n\u2019a pas de\u0301couvert d\u2019ARN qui pre\u0301sente cette proprie\u0301te\u0301 dans la nature aujourd\u2019hui.\u201d<\/p>\n

Autre proble\u0300me pour ce monde ARN : la complexite\u0301 de cette mole\u0301cule, dont la synthe\u0300se, dans le vivant, ne\u0301cessite plusieurs e\u0301tapes. Comment est-elle apparue ? Les scientifiques du domaine explorent des pistes originales : me\u0301taux jouant le ro\u0302le de catalyseurs, coope\u0301ration entre ARN et prote\u0301ines… et lipides prote\u0301geant ces premie\u0300res re\u0301actions chimiques. \u201cOn est encore tre\u0300s loin d\u2019avoir e\u0301tabli le continuum entre la chimie et la biologie\u201d, souligne cependant Philippe Nghe. Pre\u0300s de soixante-dix ans apre\u0300s l\u2019expe\u0301rience de Miller, recre\u0301er de la vie en laboratoire reste un de\u0301fi.<\/p>\n

La piste des prote\u0301ines : quand les mole\u0301cules collaborent<\/b><\/p>\n

La me\u0301te\u0301orite tombe\u0301e en 1969 a\u0300 Murchison, en Australie, renferme pas moins de 70 acides amine\u0301s diffe\u0301rents. Alors que le vivant n\u2019en utilise que 22 pour la fabrication des prote\u0301ines… Moran Frenkel-Pinter, chercheuse a\u0300 l\u2019Institut de chimie de l\u2019Universite\u0301 he\u0301brai\u0308que de Je\u0301rusalem (Israe\u0308l), a voulu comprendre ce \u201cchoix\u201d.<\/p>\n

Au laboratoire, son e\u0301quipe a compare\u0301 des acides amine\u0301s issus du vivant et d\u2019autres pre\u0301sents seulement dans les me\u0301te\u0301orites quant a\u0300 leur aptitude a\u0300 se lier entre eux pour former des chai\u0302nes de prote\u0301ines. Elle a constate\u0301 que les acides amine\u0301s ayant une charge e\u0301lectrique positive \u2013 ceux du vivant s\u2019assemblent de manie\u0300re plus efficace. Une premie\u0300re se\u0301lection a pu ainsi s\u2019ope\u0301rer a\u0300 partir de la matie\u0300re inerte. Mais ensuite ?<\/p>\n

\u201cSur la Terre primitive, tous les e\u0301le\u0301ments ne\u0301cessaires e\u0301taient pre\u0301sents pour former de l\u2019ARN et des prote\u0301ines. Chercher qui est apparu en premier ne me parai\u0302t donc pas la bonne approche. ARN et prote\u0301ines ont tre\u0300s certainement cohabite\u0301, et me\u0302me d\u2019une certaine manie\u0300re coope\u0301re\u0301\u201d, explique-t-elle. En 2020, son e\u0301quipe a assemble\u0301 des acides amine\u0301s pour fabriquer des peptides (petites prote\u0301ines), et observe\u0301 dans un me\u0301lange leur interaction avec de l\u2019ARN. Re\u0301sultat : \u201cLa pre\u0301sence de l\u2019ARN stoppe la de\u0301gradation naturelle des peptides dans l\u2019eau. De leur co\u0302te\u0301, les peptides augmentent la stabilite\u0301 de l\u2019ARN\u201d, explique la chercheuse. Des peptides fabrique\u0301s… sans eau. Des alternances de pe\u0301riodes se\u0300ches et humides ont en effet pu se produire sur la Terre primitive, favorisant tour a\u0300 tour les prote\u0301ines et l\u2019ARN.<\/p>\n

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Africa-Press – Madagascar. Hydrocarbures, alcools, acides amine\u0301s, sucres… L\u2019analyse des me\u0301te\u0301orites tombe\u0301es sur Terre, mais aussi celle des come\u0300tes et des aste\u0301roi\u0308des par les missions spatiales, re\u0301ve\u0300lent en leur sein une grande richesse en compose\u0301s chimiques dont certains constituent aujourd\u2019hui le vivant. 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