Nouvelles perspectives sur l’émergence de la vie – Ludovic Jullien

Nouvelles perspectives sur l’émergence de la vie

Ludovic Jullien

https://news.cnrs.fr/opinions/new-perspectives-on-the-emergence-of-life

Traduit de l’anglais par Fabien Provost

Comment la vie a-t-elle émergé sur Terre ? Ludovic Jullien, qui dirige le laboratoire Pasteur du département de Chimie de l’Ecole Normale Supérieure (ENS), propose deux perspectives pour aborder cette question, en préparation d’un colloque international qui aura lieu sur ce sujet à Paris les 10 et 11 décembre.

Il y a tout juste un an, la sonde spatiale Philae a atterri sur la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko. Cet évènement a captivé l’attention du monde entier, comme ce fut aussi le cas, plus récemment, lorsqu’a été découverte la présence d’eau liquide sur Mars. Au-delà des prouesses scientifiques et technologiques que ces avancées représentent, la fascination qu’elles exercent s’explique par le fait que les questions auxquelles ces missions visent à apporter des réponses se sont pendant longtemps situées au cœur des préoccupations humaines : comment la vie est-elle apparue sur Terre, et existe-t-elle ailleurs ?

Encore purement spéculatives il y a seulement quelques années, ces questions constituent désormais des champs de recherche actifs qui impliquent tous les pans de la science, ce qui comprend l’astronomie et l’astrophysique (la découverte de planètes extrasolaires et l’amélioration des connaissances ayant trait au Système Solaire par l’entremise de sondes spatiales), ou la chimie et la biologie (avec les derniers développements dans le monde prébiotique, l’émergence de la matière vivante et les étapes fondamentales de l’évolution).

Déjà sur la planète Terre, l’émergence de la vie a constitué un champ majeur de questionnement pour les êtres humains. En effet, la matière vivante est toujours apparue comme singulière vis-à-vis de la matière inerte, ce qui a non seulement conduit à des interrogations quant à l’émergence de la vie, mais a également incité les scientifiques à l’instiller dans de la matière abiotique. Tout au long du XXème siècle, plusieurs pistes de recherche ont commencé à être explorées à l’échelle cellulaire, ce qui a abouti à une amélioration des savoirs portant sur les composantes moléculaires des cellules vivantes, leurs interactions et leurs réactions. Ces démarches ont abouti à l’adoption de deux perspectives différentes se concentrant soit sur la formation des composants des cellules, soit sur l’apparition de la dynamique de l’organisation cellulaire.

Les recherches consacrées à la compréhension de l’émergence de la vie se sont d’abord prioritairement attachées à tenter de reproduire la composition et l’organisation des cellules telles que nous les connaissons. Cette perspective a été à l’origine de nombreux travaux expérimentaux dans le domaine de la chimie prébiotique, notamment de tentatives de synthétiser certains des modules moléculaires homochiraux (acides aminés, nucléotides, sucres, lipides, etc.) intégrés dans les biomolécules actuelles (telles que les protéines et les acides nucléiques) dans le contexte astrophysique et planétaire supposé de l’émergence de la vie (recherche abiogénétique comme l’expérience de Miller-Urey, par exemple). En vérité, ces recherches ont non seulement démontré que des modules moléculaires peuvent être obtenus, mais qu’ils peuvent aussi réagir, à la suite des réactions appropriées, pour produire des macromolécules et des assemblages supramoléculaires présentant des similarités avec ceux que l’on retrouve au sein des cellules vivantes.

Une autre perspective de recherche a consisté à considérer la vie comme un processus dissipatif historique dans lequel une cellule vivante est un réseau évolutif d’interactions et de réactions chimiques. Dans cette vision alternative, l’objectif final n’est plus tant de synthétiser la structure actuelle et la composition d’une cellule per se, mais plutôt de déchiffrer les mécanismes à l’œuvre derrière cette évolution : de l’état initial de matière non-vivante au niveau présent d’organisation biologique. Jusqu’à présent, les recherches de ce type ont majoritairement été théoriques. Elles ont particulièrement insisté sur l’importance de considérations thermodynamiques et cinétiques, s’appuyant sur les concepts de dissipation d’énergie, d’autocatalyse, de réplication, de symbiose, de valeur adaptative et d’évolution moléculaire darwinienne. En dépit de ces développements théoriques, il faut reconnaître que nous manquons encore d’une théorie de principe, quantitative et fondée sur des bases chimiques explicites, au sujet des prérequis nécessaires à la stabilisation d’un réseau métabolique et d’un système de contrôle auto-généré, loin de l’équilibre thermodynamique. Cependant, la recherche expérimentale émergente a bénéficié de développements en analyse, en imagerie, en visualisation à haut-débit, en microfluidique et dans d’autres technologies pour produire des résultats prometteurs qui mettent au défi la pertinence des modèles théoriques actuels.

Au-delà de ces considérations, nous ne disposons toujours pas de fossiles qui exprimeraient sans ambiguïté l’activité des tous premiers organismes vivants. De plus, les déclarations selon lesquelles plusieurs processus métaboliques de base (comme le cycle de réduction de l’acide tricarboxylique) auraient déjà été présents au moment de l’émergence de la vie restent purement spéculatives. Il faut donc reconnaître que la nature réelle des premiers organismes et les circonstances exactes de l’émergence de la vie sur Terre ne peuvent pas, du moins pour une part importante, être élucidées à partir d’une démarche scientifique. Cependant, cette limitation ne nous empêche pas de considérer que la vie sur Terre a constitué une expérience réussie, qui démontre pleinement ce dont la chimie est capable. Ainsi, plutôt que de chercher à reconstituer les premières étapes de la vie, le défi ultime pourrait consister à construire un être « vivant » artificiel qui pourrait se reproduire et évoluer. Recréer la vie devrait certainement permettre de clarifier des questions telles que la façon dont la vie peut démarrer en tant que processus global, la probabilité de sa présence, la diversité qu’elle pourrait présenter dans d’autres mondes et, en dernier lieu, « ce qu’est » la vie.

Le colloque international « Why living matter is worth its conceptual and synthetic challenge?  », co-organisé par A. Estevez-Torres, F. Guyot, L. Jullien et R. Plasson, aura lieu les 10 et 11 décembre 2015 à Paris.

https://domesticationetfabricationduvivant.wordpress.com

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