LLa recette de la vie, une formule fascinante

Malgré l’intensification de la recherche de la vie ailleurs dans l’Univers, nous n’avons pour le moment pas de preuve qu’il existe d’autres formes de vie que la nôtre. Cela fait de l’apparition de la vie sur la Terre un évènement fabuleux ! Quels ont été les ingrédients qui ont permis ce prodige ?

Le vivant et la matière sont composés de briques élémentaires appelées les molécules. Cependant, dans le cas du vivant, la coopération des molécules entre-elles permet le passage d’un état inanimé à un état animé de la matière. Il existe trois grandes propriétés à cette matière animée et vivante : elle est capable de subsister seule sans l’aide d’autres êtres vivants, elle peut se multiplier et perdurer, elle ne se reproduit pas à l’identique et cette variabilité lui permet d’évoluer au fil du temps.

Dans le cadre de ma thèse, je m’intéresse tout particulièrement aux molécules qui, associées entre-elles, auraient pu constituer le premier être vivant sur Terre. On pourrait appeler cela la « formule magique de la vie ». Ces molécules devraient pouvoir assurer trois rôles primordiaux pour tout être vivant : l’isoler partiellement du milieu extérieur, lui conférer une identité et réaliser des réactions chimiques indispensables à son métabolisme.

Afin de comprendre quelles sont les molécules capables d’assurer ces rôles, l’approche la plus classique est de regarder ce qui se passe actuellement dans le vivant et, par exemple, dans des bactéries. On remarque qu’en général ce sont les lipides qui forment une capsule permettant d’isoler, au moins partiellement, l’organisme du milieu extérieur. En outre, ce sont plutôt les oligonucléotides (les polymères de nucléotides comme l’ADN ou l’ARN) qui codent une identité et les protéines qui réalisent des réactions chimiques. Néanmoins, reproduire ce qui s’est passé sur Terre il y a environ 3.9 milliards d’années ne consiste pas à assembler ces molécules issues du vivant pour insuffler la vie à la manière du monstre de Frankenstein de Mary Shelley. En effet, il faut pouvoir retrouver lesquelles de ces molécules étaient présentes sur Terre à ce moment-là et quelle combinaison a pu donner la vie.

Les geysers (© O.Grunewald) et les fumeurs (© SOI) sont des environnements que l’on retrouve toujours actuellement sur Terre (ex. : à Dallol en Éthiopie et dans le bassin de Lau dans l’archipel des Tonga, respectivement). On pense que c’est dans ces milieux que la vie pourrait être apparue sur Terre.

Pour nous aider à trouver des éléments de réponse, on analyse la composition des météorites qui ont fourni des molécules d’origine extraterrestre en grande quantité à la Terre. Cet apport correspond à l’équivalent en masse de 10 tours Eiffel par an environ à cette période ! Grâce aux données géologiques, on estime également les conditions présentes sur Terre à ce moment-là pour reproduire des réactions chimiques qui pourraient s’y être produites. Les environnements hydrothermaux comme les geysers ou les fumeurs sont, par exemple, des environnements considérés comme communs à cette époque. Ensuite, en utilisant un matériel adapté (comme un incubateur qui permet de contrôler la composition de l’atmosphère, mais également la température, dans le cas des geysers) on étudie les molécules qui y seraient synthétisées. Ces deux environnements sont de bons candidats pour l’apparition de la vie sur Terre, car de nombreuses molécules essentielles comme les lipides auraient pu y être produites. On suspecte donc que c’est à partir d’un mélange de ces molécules (lipides simples, courts oligonucléotides et petites protéines) que la vie est apparue dans l’un de ces endroits sur notre planète.

Le but de ma thèse est d’étudier l’apparition de la vie au sein des geysers. Pour cela, j’utilise un incubateur qui simule les conditions d’un véritable geyser avec des cycles alternant des hautes températures, 80°C (lors des arrivées d’eau chaude) et des températures plus basses, de 25°C. Des molécules qui auraient pu y être présentes au moment de l’apparition de la vie (lipides simples, courts oligonucléotides et petites protéines) sont associées dans ce contexte et forment un système chimique. Au fil du temps, on cherche à observer dans ce réseau, l’apparition de propriétés propres au vivant, comme la faculté de se diversifier (les molécules simples deviennent plus complexes ou plus longues) via des réactions chimiques. En modifiant les paramètres, tels que le nombre de cycles alternant les hautes et basses températures, le type de molécules ajoutées…, on cherche la « bonne recette » pour arriver à un système chimique qui pourrait devenir plus complexe. Cette étape reproduirait une étape cruciale de l’apparition de la vie sur Terre, étape qui aurait pu avoir lieu dans des conditions semblables.

Article écrit par Augustin Lopez, doctorant au Laboratoire de chimie organique 2-Glycochimie – LCO2GLYCO de l’ICBMS à l’Université Claude Bernard Lyon 1.

Article publié dans le cadre des dossiers  « Les doctorants parlent de

leur recherche » en partenariat avec Pop’Sciences