Colloque

Reproduction non enzymatique du métabolisme primitif pour comprendre les origines de la vie

Emilie Werner

Joseph Moran

Membre a labase

Emilie Werner : Institut de Science et d'Ingénierie Supramoléculaires, Université de Strasbourg

Résumé de la communication

Le métabolisme de tout être vivant est un réseau de réactions chimiques autoorganisé produisant les molécules essentielles à la vie appelées métabolites. Les enzymes catalysent ces réactions, or, la présence de telles structures complexes aux origines de la vie est peu probable. On peut alors se demander quelles conditions ont été propices à l’émergence d’un métabolisme primitif.

Les réactions que nous étudions dans ce contexte sont centrales au métabolisme des organismes les plus anciens et sont universellement conservées dans la biodiversité actuelle. Ce métabolisme fondamental peut être subdivisé en plusieurs sous-parties interconnectées. On retrouve au point de départ la voie de l’acétyl-CoA où le dioxyde de carbone est réduit en acétate et pyruvate. Le pyruvate est ensuite le point d’entrée de deux voies : la gluconéogenèse à l’origine des sucres et le cycle de Krebs inverse produisant les autres cétoacides, eux-mêmes précurseurs des acides aminés. Les acides aminés, composants des bases azotées, s’assemblent ensuite et forment avec le ribose les ribonucléosides. Enfin, ces derniers sont phosphorylés et polymérisent pour donner l’ARN.

Dans cette présentation, nous verrons dans un premier temps la reproduction nonenzymatique de voies métaboliques. Nous aborderons ensuite la capacité de certains intermédiaires à rétroagir sur ces voies métaboliques, renforçant ainsi le réseau. Enfin, nous discuterons des conditions physico-chimiques utilisées et de leur plausibilité.

Résumé du colloque

Le problème de l’origine de la vie est l’une des thématiques scientifiques contemporaines ayant fait couler le plus d’encre dans les dernières décennies. De nombreuses hypothèses ont été avancées au fil du temps pour rendre compte de cette transition du non-vivant au vivant, reflétant un intérêt qui transcende les disciplines. Or malgré la quantité de travaux publiés sur le sujet, aucun cadre explicatif n’a encore réussi à cerner de manière exhaustive les mécanismes par lesquels le passage du non-vivant au vivant a pu s’effectuer — tant de manière historique sur Terre, que de manière générale et hypothétique sur d’autres mondes.

Bon nombre de questions restent pour le moment sans réponse, notamment celles d’une définition en bonne et due forme du vivant, des conditions requises ou favorisant son émergence, du processus par lequel le vivant émerge du non-vivant, et des caractéristiques du vivant détectables à l’aide des instruments développés en astrophysique. Apporter des éléments de réponse à ces questionnements nécessite assurément un effort multidisciplinaire, où les contributions des diverses branches de la physique, de la chimie, de la biologie et de la philosophie sont essentielles.

Fondamentalement interdisciplinaires, les investigations portant sur les conditions et mécanismes ayant mené au vivant sur Terre sont ainsi également liées à la recherche d’autres formes de vie ailleurs dans l’Univers. En ce sens, les tentatives d’explication de passage du non-vivant au vivant, tout comme les efforts déployés quant à la détection de biosignatures sur des exoplanètes recoupent de multiples disciplines scientifiques. Le problème de l’origine du vivant constitue en ce sens l’occasion idéale de faire intervenir un dialogue entre les approches plus observationnelles — notamment en astrophysique et en biologie théorique, telles que celles en biologie synthétique, en microbiologie ou en biochimie.

Les avancées scientifiques dans le domaine d’instruments de détection astrophysiques tels que le télescope spatial James Webb, dont l’un des objectifs scientifiques principaux est la caractérisation d’atmosphères exoplanétaires, nous rapprochent inexorablement de l’éventualité d’une première détection de vie à l’extérieur de notre système solaire, ce qui est par ailleurs l’un des objectifs scientifiques principaux de cette mission d’observation. Or ces efforts de détection ne peuvent être découplés des théories du vivant et de son émergence sur Terre : autrement dit, la détection de forme de vie passe nécessairement par la formulation d’une théorie en bonne et due forme du vivant et de son émergence. Proposer un dialogue, dans le cadre du congrès de l’Acfas, entre les multiples angles d’attaque à cette question nous semble être l’une des manières d’en arriver à trouver des points de rapprochement entre les multiples hypothèses énoncées quant à l’origine de la vie.