Mais d’où vient la matière qui a permis à la vie d’apparaître ? #LyonScience2015

Je ne sais plus où donner de la tête… Au moment où j’ai pensé parler de chimie prébiotique lors de cette journée Lyon Science 2015, je ne pensais pas que cette thématique, que j’adore suivre depuis mes premières années à l’ENS de Lyon réservait autant de surprises et d’actualités… Me voilà, face à vous, totalement dépassé par les événements… Je vais quand même essayer de parler de ce sujet formidable qu’est l’apparition sur Terre de la matière, des molécules nécessaires à l’apparition de la vie.

C’est quoi, cette matière ?

Cette matière, c’est tout simplement les briques élémentaires du vivant. Ou plutôt, les briques élémentaires du vivant… D’il y a 3,5 milliards d’années… Bon, le soucis, c’est qu’on ne sait pas encore tout à fait quelles étaient ces briques… Acides aminés, pour former des premières protéines ? ou nucléosides, pour fixer un code génétique sous forme d’ARN ? C’est un des nombreux débats passionnants qui parcourent les amateurs de chimie prébiotique… Mais revenons encore en arrière… Les chimistes cherchent des traces de molécules organiques, c’est-à-dire composées principalement de carbone, d’hydrogène, mais aussi d’oxygène et d’azote, qui ne proviendrait pas d’organismes vivants.

Mais quelle est donc cette source de matière organique prébiotique ?

Alors, ils cherchent partout, les chimistes… Déjà, dans les années 1950, des certains Stanley Miller et Harold Urey ont montré qu’en faisant se décharger des arcs électriques dans un gaz censé simuler l’atmosphère de l’époque, on pouvait obtenir des acides aminés, et d’autres molécules organiques. Magnifique expérience, résultats remarquables… Mais depuis, on s’est rendu compte que l’atmosphère d’il y a 4 milliards d’années était probablement très différente, et que cette expérience ne fonctionnait, a priori, pas avec la bonne composition…

 

Stanley Miller, en 1999, devant une reconstitution (un peu maquillée) de son expérience... (Wikipédia)

Stanley Miller, en 1999, devant une reconstitution (un peu maquillée) de son expérience… (Wikipédia)

Je ne vais pas énumérer toutes les expériences, toutes les idées qu’ont eu les scientifiques pour identifier la, ou les sources de matière organique prébiotique. Par contre, deux hypothèses sortent, (et de loin !) du lot, et mérite vraiment qu’on s’y intéresse…

Dans un excès tout à fait remarquable, il faut regarder soit tout en haut, au delà des nuages, aux confins du système solaire, là où naissent les comètes, soit tout en bas, à – 5000 m de profondeur, au niveaux des sources hydrothermales… Sinon, ce serait trop simple !!

 Les comètes ? Et pourquoi pas les météorites, tant qu’on y est ?

Mais oui, les comètes ET les météorites ! Dès le XIXe siècle, Berzélius a identifié dans la météorite d’Orgueil de la matière organique. Principalement des composés proches du charbon, certes, mais il faut un début à tout !

Météorite d'Orgueil

Météorite d’Orgueil

Tout s’est accéléré avec la découverte de la météorite de Murchison, tombé en Australie en 1969. Là, des acides aminés, des glucides, des bases azotées ont été découvert, en grande quantité (environ 0,01 % de la masse). Cette météorite est en fait assez banale. En fait, en estimant l’importance du bombardement terrestre ces quelques derniers milliards d’année, on s’est rendu compte que la quantité de matière organique arrivée de l’espace est plus grande que la quantité de matière organique présente actuellement dans la biosphère !!

Un fragment de la météorite de Murchison, qui pesait, au total, plus de 100 kg

Un fragment de la météorite de Murchison, qui pesait, au total, plus de 100 kg

Bref, sans s’emballer, (un peu quand même !), on peut estimer que l’espace a été une gigantesque source de matière organique prébiotique.

Et le fond des océans alors ?

C’est l’autre grande source possible… Et quelle source !

Une source hydrothermale dans la fosse des Caïmans, à - 5000 m (source : ASP)

Une source hydrothermale dans la fosse des Caïmans, à – 5000 m (source : ASP)

Les sources hydrothermales se situent au niveau des dorsales océaniques, là où l’épaisseur de la croûte terrestre est la plus fine. De l’eau s’infiltre dans les roches, se réchauffe à proximité du magma, puis remonte vers le plancher océanique, à des pressions énormes (des centaines de bars), et des températures très hautes (plusieurs centaines de degrés), entraînant avec elle des gaz divers, des minéraux et des métaux au passage. C’est là que les yeux du chimiste lyonnais s’éclairent… Oui parce qu’à Lyon, depuis V. Grignard, Prix Nobel de chimie en 1912, jusqu’à Y. Chauvin, Prix Nobel en 2005, on aime bien quand on parle de chimie organométallique, cette alliance qui paraît parfois contre nature entre le froid métal et la chaude vie…

A gauche : Victor Grignard : prix Nobel 1912 pour ses travaux sur les organomagnésiens A droite : Yves Chauvin, prix Nobel 2005 sur la réaction de métathèse

A gauche : Victor Grignard : prix Nobel 1912 pour ses travaux sur les organomagnésiens
A droite : Yves Chauvin, prix Nobel 2005 sur la réaction de métathèse

Tout est réuni pour la synthèse de molécules organiques : des sources « pratiques » des éléments Carbone, Hydrogène, Oxygène, Azote, de l’énergie (sous forme thermique), et des minéraux variés, riches en métaux comme le fer, cuivre, argent, zinc, qui permettent de catalyser les réactions de synthèse organique… Reste que l’exploration du fond des océans semble plus délicate que celle de l’espace, et pour l’instant, les quelques expériences menées ont puvus  seulement mettre en évidence l’existence d’hydrocarbures abiotiques contenant de 1 à une dizaine d’atomes de carbone… Alors que les chimistes parle « d’évidence » d’apparition de ces composés au niveau des sources hydrothermales, il manque encore les preuves expérimentales… Malgré cela, je vous avoue que j’adore cette hypothèse… Sans doute des restes de géocentrisme de ma part…

Et les actualités alors ?

Je vous parlais d’actualité en début d’exposé… Alors je vais juste vous en livrer deux… et demi…

Il y a quelques semaines, une équipe française a reproduit les conditions de synthèse de glace pré-cométaire, tel que cela est censé se passer dans les confins du système solaire, là où naissent les comètes… Et ils ont obtenu, pour la première fois, une grande quantité d’acides aminés, glucides, et autres aldéhydes nécessaires aux premières briques du vivant…

L’autre nouvelle est venue d’une des lunes de Saturne, Encelade : de fantastiques geysers s’échappent de la planète, et leur composition a pu être étudiée : principalement de l’eau, mais aussi une grande richesse en carbone, sous forme probable d’hydrocarbure, même s’il est trop tôt pour en savoir plus… Ils proviendraient de sites hydrothermaux au coeur de la lune…

La demi-actualité ? C’est le robot Philae bien sûr ! Il doit se réveiller… Maintenant ! Avec ses instruments de mesure sophistiqués à bord, une de ses principales missions et d’analyser la composition organique de la comète Tchouri-Gerasimenko, pour donner des indications sur l’origine de ce qui nous compose encore aujourd’hui…

 

Sources

About Mr Pourquoi

Ce blog est né il y a quelques années du désir de parler des sciences, de toutes les sciences, depuis les plus insignifiants phénomènes qu’on peut rencontrer dans la vie courante, jusqu’aux sujets de recherche les plus pointus, particulièrement en chimie, et pharmaceutique. Je suis agrégé de chimie, docteur en chimie organique, et actuellement prof en lycée en France, et aussi, (et surtout ! ) un père heureux d’une famille (très) nombreuse.
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2 Responses to Mais d’où vient la matière qui a permis à la vie d’apparaître ? #LyonScience2015

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  2. Micka says:

    Merci beaucoup de votre article !

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