L'origine des premières molécules prébiotiques

Par Hervé Cottin

Après les travaux fondateurs des années 1920 (Oparine, Haldane), les origines de la vie font l’objet d’une étude proprement scientifique depuis une cinquantaine d’année. Quelle est l’hypothèse la plus pertinente et la plus féconde concernant l’apparition du vivant sur Terre voici 3,8-4 milliards d’années ?

A l’heure actuelle, on imagine la contribution de trois sources principales permettant la synthèse ou l’apport des toutes premières molécules prébiotiques dont l’évolution aurait à terme conduit à l’apparition de la première structure « vivante » sur Terre. On se place ici du point de vue du chimiste attaché à comprendre comment les molécules les plus simples et les plus abondantes réagissent pour former des molécules complexes (comme les acides aminés), premières étapes sur le chemin de l’apparition de la vie… En une cinquantaine d’année, la chimie prébiotique a été bouleversée.

Dans les années 50, Stanley Miller a montré expérimentalement qu’une atmosphère primitive terrestre constituée de gaz réducteurs comme CH4, NH3 et H2 permet la synthèse, en présence d’eau liquide, d’acides aminés sous l’action de décharges électriques simulant les orages de notre jeune planète. La chimie extrêmement complexe induite dans ce type d’atmosphère, couplée à la présence d’océans, pourrait permettre la synthèse de nombreux composés organiques dont l’association aurait conduit à l’apparition de la vie. Malheureusement, l’observation de Vénus et Mars, planètes sœurs de la Terre, nous laisse penser que l’atmosphère primitive de la Terre était majoritairement composée de CO2 et N2, molécules quasiment inertes chimiquement. La présence de molécules comme CH4 et NH3, même si elle est évoquée, serait marginale, mais reste à considérer et surtout quantifier. D’autre part, il a été montré expérimentalement qu’au voisinage des fumeurs noirs au fond des océans, un environnement réducteur associé à la présence de minéraux pouvant jouer le rôle de catalyseurs, permet la synthèse d’acides aminés et d’autres molécules organiques. La vie serait alors apparue au fond des océans, à haute température. Cependant, l’assise expérimentale de cette théorie reste à ce jour très limitée, et les rendements des synthèses sont faibles. Cette voie est encore à approfondir.
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Enfin, il a été montré en laboratoire que la chimie des glaces cométaires est extrêmement diversifiée et conduit à la synthèse d’une grande quantité de molécules organiques complexes. L’arrivée de ces précurseurs dans les océans primitifs terrestre peut conduire à la formation d’acides aminés et d’autres molécules indispensables à la vie. Ces mesures de laboratoire sont confortées par des observations de terrain : grande variété des molécules organiques détectées dans les atmosphères cométaires, et surtout identification d’acides aminés dans des météorites et des micrométéorites qui tombent encore de nos jours sur Terre, avec un flux bien inférieur à celui de la Terre primitive. Il ne s’agit pas là de parler de panspermie (un apport « clé en main » de la vie depuis l’espace), mais d’une origine cosmique des molécules nécessaires à l’apparition de la vie sur Terre. Cette dernière piste est à ce jour la seule des trois qui repose sur des observations. Nous sommes certains que des acides aminés synthétisés dans l’espace sont « tombés » du ciel. Il n’est cependant pas exclu que la « vérité », si nous la connaissons un jour, repose sur un triptyque synthèse atmosphérique/au fond des océans/ apports extraterrestres.
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Enfin, nous ne savons pas si complexité chimique induit forcément à terme apparition du vivant…

Article paru dans Dossiers Biosciences, n°18, Février-Avril 2004