La Vie, l'Ingénieur — Salle 11
L'origine de la vie : la vie vient de la vie
« C'est Jéhovah qui a fait la terre, qui l'a affermie sur ses lieux et qui l'a remplie. »Psaume 36:9 ; Actes 17:24-25
Le vivant vient du vivant : c'est une règle constatée, jamais observée en violation. Ce que la recherche établit — et ce qu'elle ignore encore.
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En mille huit cent soixante-deux, Louis Pasteur accumule les preuves : le vin ne se fait pas seul, la bière ne fermente pas sans levure, et une expérience décisive — des flacons à col de cygne, où l'air entre mais où les germes sont piégés — reste stérile, tandis que le même milieu ouvert se contamine. Le résultat : la vie vient de la vie. En mille neuf cent cinquante-trois, Stanley Miller, sous la direction de Harold Urey, fait passer des décharges électriques dans un mélange de méthane, d'ammoniac, d'hydrogène et de vapeur d'eau, dans une atmosphère supposée réductrice. Après une semaine, l'analyse trouve des acides aminés : environ cinq à l'origine, plus de vingt après réexamen des échantillons conservés. Mais le mélange obtenu était majoritairement goudronneux, et les acides aminés formaient un mélange racémique — alors que le vivant n'utilise presque que les formes gauches. L'expérience montre que des molécules organiques peuvent se former spontanément. Elle ne montre pas qu'une cellule peut. La difference est le sujet d'une salle entière.
La règle constatée
Pasteur, 1862
Louis Pasteur démontre expérimentalement que tout ce qui fermente vient d'organismes vivants, et que la vie ne naît pas spontanément de la matière inerte.
Dans ses travaux sur la Liesbeth, Pasteur accumule les preuves : le vin ne se fait pas seul, la bière ne fermente pas sans levure, et une expérience décisive — des flacons de type swan-neck (col de cygne), où l'air entre mais où les germes sont piégés — reste stérile, tandis que le même milieu ouvert se contamine. Le résultat : une liquide trouble ne s'introduit pas spontanément ; elle vient d'ailleurs.
L'expérience de 1953
Miller-Urey : ce qu'elle montre, ce qu'elle ne montre pas
C'est l'expérience la plus célèbre de l'origine de la vie. Elle a produit des molécules organiques à partir de composés inorganiques. Elle n'a pas produit de vie.
En 1953, Stanley Miller, sous la direction de Harold Urey, fait passer des décharges électriques dans un mélange de méthane, d'ammoniac, d'hydrogène et de vapeur d'eau, dans une atmosphère supposée réductrice. Après une semaine, l'analyse trouve des acides aminés — environ cinq à l'origine, plus de vingt après réexamen des échantillons conservés. Le résultat est réel et a été reproduit depuis par des équipes du monde entier.
- Ce que l'expérience établit — Des molécules organiques complexes, y compris des acides aminés, peuvent se former abiotiquement à partir de constituants minéraux sous l'effet d'une source d'énergie. C'est un résultat solide, et il a été étendu à d'autres mélanges gazeux, notamment en milieu plus oxydant.
- Les limites reconnues — L'expérience a produit au total environ 1 à 2 % de molécules utiles au sein d'un mélange majoritairement goudronneux. Les acides aminés obtenus étaient un mélange racémique — autant de formes gauches que de formes droites — alors que le vivant n'utilise presque exclusivement que les formes gauches. L'atmosphère réductrice retenue en 1953 n'est plus celle qu'on suppose pour la Terre primitive. Enfin, l'expérience n'a produit ni cellule, ni ADN, ni ribosome, ni aucune des machines de la vie.
- La question de l'homochiralité — Point souvent omis : les molécules de la vie terrestre sont presque exclusivement chirales dans un seul sens — acides aminés gauches, sucres droits. Les énantiomères inversés sont largement inutilisables, et pour certains toxiques. Aucun essai de chiralité spontanée en conditions abiotiques n'a encore produit de manière fiable et reproductible un excès net d'un seul énantiomère. Le problème est ouvert.
- L'hypothèse du monde à ARN — Selon cette hypothèse, l'ARN aurait servi à la fois de support de l'information génétique et de catalyseur avant l'ADN et les protéines. L'ARN est effectivement capable de catalyser des réactions. Mais l'ARN Ribosomique — la machine qui Fabrique les protéines — est lui-même un mongol de complications ; et l'horizon de l'ARN Ribosomique n'est pas résolu. L'hypothèse est féconde et non démontrée.
Le cercle de la dépendance
L'œuf et la poule, version moléculaire
Voici le problème, posé sans rhétorique : pour qu'une protéine se forme, il faut un ribosome ; pour qu'un ribosome se forme, il faut des protéines ; pour qu'un ADN se copie, il faut des enzymes qui sont des protéines.
La cellule la plus simple connue sur le plan génomique est la bactérie la plus simple connue sur le plan chromosomal. L'institut J. Craig Venter a construit en 2016 une cellule synthétique au génome minimal, JCVI-syn3.0 : 531 560 paires de bases, 473 gènes, dont 149 de fonction encore inconnue lors de la publication. La cellule cultivée dans un milieu de laboratoire très fourni et une température contrôlée. Elle a mis environ trois heures à se diviser.
Ce chiffre est l'argument le plus fort en faveur d'une conception : pour qu'une cellule survive, il faut le bon ensemble de gènes, pas seulement des gènes. Un sous-ensemble est létal ; un autre sous-ensemble l'est aussi. Le système ne se dégrade pas vers la vie : il exige une configuration complète et précise.