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Définition de : ORIGINES DE LA VIE

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Article publié par Encyclopaedia Universalis ORIGINES DE LA VIE La cellule est la plus petite unité du vivant. Elle est constituée de nombreuses molécules, de macromolécules, de complexes moléculaires et d'organites qui, pris séparément, ne sont pas considérés comme vivants. Une frontière biologique différencie donc la matière vivante de la matière non vivante, et c'est cette transition que la recherche sur les origines de la vie tente d'élucider. De la génération spontanée à la génération primordiale e Si la théorie énoncé par Aristote (iv siècle av. J.-C.) de la génération spontanée, qui voyait surgir « les puces de la moindre trace de putréfaction, les punaises[...]de l'humidité qui sort des animaux » (De la génération des animaux), fut combattue à plusieurs reprises à partir d'un traité de Francesco e Redi (1668), ce n'est qu'au xix siècle que l'on chercha à comprendre l'apparition du vivant infiniment petit (infusoires et microbes). Louis Pasteur, par des expériences désormais célèbres, prouva définitivement, en 1861, qu'un milieu reste stérile tant qu'on n'introduit pas de germes ou autres « animalcules » véhiculés par des poussières. Cependant, il ne mettra pas un point final à la controverse sur les origines de la vie. Charles Darwin, en affirmant que toutes les espèces ont évolué à partir d'ancêtres communs, permit de considérer que la vie a pu évoluer à partir du monde inorganique.
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ORIGINES DE LA VIE

La cellule est la plus petite unité du vivant. Elle est constituée de nombreuses molécules, de macromolécules, de complexes moléculaires et d'organites qui, pris séparément, ne sont pas considérés comme vivants. Une frontière biologique différencie donc la matière vivante de la matière non vivante, et c'est cette transition que la recherche sur les origines de la vie tente d'élucider.

De la génération spontanée à la génération primordiale

Si la théorie énoncé par Aristote (ive siècle av. J.-C.) de la génération spontanée, qui voyait surgir « les puces de la moindre trace de putréfaction, les punaises[...]de l'humidité qui sort des animaux » (De la génération des animaux), fut combattue à plusieurs reprises à partir d'un traité de Francesco Redi (1668), ce n'est qu'au xixe siècle que l'on chercha à comprendre l'apparition du vivant infiniment petit (infusoires et microbes). Louis Pasteur, par des expériences désormais célèbres, prouva définitivement, en 1861, qu'un milieu reste stérile tant qu'on n'introduit pas de germes ou autres « animalcules » véhiculés par des poussières. Cependant, il ne mettra pas un point final à la controverse sur les origines de la vie.

Charles Darwin, en affirmant que toutes les espèces ont évolué à partir d'ancêtres communs, permit de considérer que la vie a pu évoluer à partir du monde inorganique. De même, les chimistes Friedrich Wölher, puis Justus von Liebig, Alexandre Boutlerov et Emil Hermann Fischer, qui synthétisèrent des substances organiques à partir de substances minérales, encouragèrent ce point de vue matérialiste combattu par Pasteur qui déclarait : « Quelle victoire cela serait pour le matérialisme s'il pouvait démontrer que la matière pouvait s'auto-organiser et fabriquer la vie toute seule. » Ernst Haeckel, en 1868, fervent défenseur de Darwin, inscrivit la question des origines de la vie dans un contexte évolutionniste, décrivant un processus en deux phases : tout d'abord, la matière minérale se transforme en matière organique de complexité croissante puis celle-ci s'auto-organise en une Monère primitive, sorte de cellule sans noyau qui représente la forme la plus simple de la matière organique vivante. Cette hypothèse est fondée sur le postulat épistémologique que les phénomènes vitaux sont régis par les mêmes lois que les phénomènes non vivants.

Plus tard, en 1881, le médecin naturaliste August Weismann (qui venait d'énoncer la théorie de la continuité du plasma germinatif) déclarait : « Pour moi, je l'avoue, la génération spontanée demeure toujours un postulat logique, malgré tous les insuccès des efforts faits pour la démontrer » (Essais sur l'hérédité et la sélection naturelle). La question des origines de la vie s'est alors déplacée : il s'agissait désormais de comprendre comment se sont formées les premières molécules du vivant, quels sont les modes d'organisation qui les rendent capables d'un haut niveau de complexité biologique transmissible depuis l'origine de toutes les espèces. L'expression génération spontanée perd son caractère mystérieux, se précise et adopte le sens de génération primordiale.

Du prébiotique à l'organisation du vivant

Dès le début du xxe siècle, de nombreux biologistes, physiologistes et chimistes s'intéressent à la complexité biochimique que l'on découvre peu à peu. Les protéines, qui constituent le « support » de la matière vivante, auraient pu se former à partir de substances contenues dans l'atmosphère. Dissoutes dans l'eau, elles se seraient assemblées dans l'océan primitif pour former les premières molécules et les coacervats, proto-cellules proposées par le chercheur soviétique Alexandre Ivanovitch Oparin qui, le premier, réalise une synthèse pluridisciplinaire des connaissances disponibles pour présenter, dans les années 1920, un scénario plausible des origines de la vie sur Terre. Le cristallographe britannique, John Desmond Bernal, quant à lui, initiera, trente ans plus tard, une autre piste de recherche, privilégiant le rôle des surfaces minérales : des cycles d'hydratation et de sécheresse auraient pu être les catalyseurs puissants des premiers processus. La génétique, alors en plein essor, considère que « le gène [est] à la base de la vie » (H. J. Muller, 1926). Une controverse s'installe durablement : qu'est-ce qui est apparu en premier, les protéines ou les gènes ?

Le véritable tournant est pris, en 1953, quand Stanley Miller reconstitue en laboratoire les conditions supposées de la Terre il y a quatre milliards d'années. Dans un ballon où circulent de l'hydrogène, du méthane, de l'ammoniac et de l'eau, il provoque une décharge électrique. Cette source d'énergie favorise la réaction des molécules présentes produisant des acides aminés. On peut synthétiser, dans des conditions approchantes, les bases azotées des acides nucléiques et obtenir, selon le même principe, la plupart des briques élémentaires du vivant.

La chimie prébiotique était née. Depuis lors, un nombre considérable d'expériences dans des conditions simulant la géochimie de l'environnement primitif ont été effectuées. Les sources hydrothermales des profondeurs sous-marines pourraient constituer des sites particulièrement intéressants à explorer dans ce contexte.

Dans un autre registre, l'auto-organisation, proposée par Henri Atlan (1992), ainsi que les structures dissipatives d'Ilya Prigogine – résultats de rencontres au hasard entre molécules, qui orientent de façon irréversible les effets des lois physico-chimiques – fournissent une explication de l'évolution des structures et permettent de comprendre en quoi la créativité de la vie ne contredit pas les lois de la physique et de la logique. L'auto-organisation se définit comme une organisation à finalité interne, autosuffisante. Or le vivant est par nature en relation étroite avec l'environnement qui l'entoure. Il serait donc préférable de parler d'alter-organisation, la notion d'auto-organisation restant liée à celle d'automate mécanique et à une conception physique d'une matière non vivante.

Enfin, partant de l'hypothèse que, si l'on dispose des conditions initiales, il doit être possible de reconstituer les premières formes de vie, certains scientifiques développent le concept de vie universelle. Ainsi, la Terre et Mars ayant connu la même histoire il y a plus de quatre milliards d'années, il n'est pas exclu de trouver des formes de vie sur Mars, et partout ailleurs dans le système solaire. Les agences spatiales américaine et européenne font de cette recherche de vie une de leurs priorités. Certaines briques élémentaires (acides aminés et bases azotées) ont déjà été mises en évidence dans des météorites, et l'astrobiologie prend peu à peu le relais de la chimie prébiotique.

Mais tout cela ne fait que déplacer le problème. Comment la vie a-t-elle pris naissance ? Comment est-on passé du prébiotique à l'évolution biologique qui caractérise tout organisme vivant ? Une collection de molécules non vivantes soumise à la sélection naturelle a permis l'émergence d'actes métaboliques qui, hasard et sélection aidant, ont trouvé les voies (les lois) physiques assurant une transmission pérenne. Des assemblages de molécules regroupées dans un compartiment (niche) ont pu utiliser les ressources énergétiques et structurales de l'environnement. C'est donc par écomorphose que le vivant a pu se constituer aux origines en s'imposant sous de multiples formes, se différenciant radicalement du milieu qui l'a créé.

Auteur: Marie-Christine MAUREL
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