Evolution et créationisme

[Alain]

EXEMPLE D’APPLICATION

CNRS
La question de l’apparition de la vie
De l’utilité de la chimie de l’évolution

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L’étude de l’évolution chimique consiste à comprendre comment les molécules élémentaires1 répandues dans l’Univers et présentes sur la Terre primitive se sont progressivement complexifiées pour donner naissance à la vie sur Terre.
Elle ouvre des horizons insoupçonnés aux chercheurs de l’Unité « Organisation moléculaire. Évolution et matériaux fluorés »2.
En suivant le fil conducteur de l’apparition de la vie, ils ont mis en évidence de nouveaux procédés industriels propres (sans rejets polluants) permettant d’obtenir des acides -aminés, des matériaux peptidiques, des matériaux très hydrophiles, mais également des méthodologies analytiques performantes.

Ces développements industriels résultent des travaux fondamentaux qui ont permis aux chercheurs d’élaborer un scénario expérimental d’évolution chimique. Dans ce scénario qui pourrait avoir joué un rôle sur la Terre primitive, des processus linéaires alimentent un moteur moléculaire qui recycle ses constituants et organise la matière et l’énergie vers les hauts niveaux de complexité que nécessite la vie.

Dans le scénario élaboré par les scientifiques de Montpellier, ce n’est qu’au-delà d’uncertain régime que ce moteur moléculaire organise la matière (acides -aminés) et l’énergie (chimique et thermique). S’il tourne trop lentement, sa production (peptides) retourne à l’équilibre (acides -aminés).
Si sa vitesse est au contraire suffisante (plus d’un cycle tous les dix ans),sa production devient de plus en plus élaborée et complexe.

Pour que ce moteur ait pu fonctionner sur la Terre primitive, le réacteur planétaire doit avoir réuni certaines conditions minimales, c’est-à-dire :

la possibilité d’alternances de phases humides et sèches, ceci impliquant l’existence de continents émergés et d’eau à l’état liquide ;

la présence de molécules (acides -aminés, acide isocyanique, gaz carbonique, monoxyde d’azote et traces d’oxygène) dans de bonnes proportions.

Des travaux réalisés par le laboratoire en collaboration avec des géologues et astrophysiciens montrent que ces conditions ont pu être réunies sur la Terre pendant la période comprise entre – 4,3 et – 3,9 milliards d’années au cours de laquelle la vie est apparue.

Les molécules nécessaires au fonctionnement de ce moteur moléculaire ont plusieurs provenances. Une part découle de l’activation des molécules élémentaires terrestres (azote, hydrogène, méthane, gaz carbonique, eau,…) par les UV solaires, les éclairs d’orages et les impacts météoritiques. Une autre part a directement été apportée par des météorites, micrométéorites et comètes. Les premiers organismes vivants sont nés dans un environnement riche en molécules énergétiques (acide cyanhydrique, aldéhydes, nitriles…), qu’ils ont utilisées dans leur métabolisme.

Partant de la double hypothèse que les premiers systèmes vivants sont nés en présence de nitriles et les ont utilisés comme nutriments, et que certains organismes actuels ont gardé cette faculté, les chercheurs de Montpellier ont découvert des bactéries possédant effectivement cette activité dite « nitrilasique », dont personne ne soupçonnait l’existence. Cette découverte permet aujourd’hui de produire biotechnologiquement de gros tonnages de matériaux polyacrylamides capables d’absorber 300 fois leur poids d’eau (couches-culottes, lubrifiants…).

Par ailleurs, un nouveau procédé (voir encadré page suivante) de synthèse d’acides -aminés sans rejets polluants a été mis au point ; il utilise des catalyseurs biomimétiques (qui imitent la chimie du vivant). Ces molécules ainsi produites industriellement complémentent l’apport protéique des céréales sans recourir aux farines animales.

Les scientifiques se sont également intéressés au passage, il y a 4 milliards d’années, des acides -aminés aux protéines. En même temps que le moteur moléculaire évoqué ci-dessus, ils ont élaboré une nouvelle voie de synthèse des protéines, sans rejets polluantset moins onéreuse.

Pour quantifier la matière organique apportée sur la Terre primitive par les micrométéorites ou celle contenue dans les échantillons martiens (lorsqu’ils seront disponibles), les scientifiques proposent des méthodologies analytiques performantes. Ils prévoient de les appliquer dans des domaines médicaux, pharmaceutiques et environnementaux3.

Le scénario proposé n’est peut-être pas exactement celui qui a conduit aux premiers systèmes auto reproductibles sur la Terre primitive, puis à la vie, mais il présente l’avantage d’avoir déjà donné lieu à des procédés industriels non polluants (chimie quantitative, propre, dans l’eau ou sans solvant). En outre, il pourrait, à court terme, enrichir les méthodologies analytiques existantes et, à moyen terme, contribuer à résoudre certains problèmes posés par : les détergents usuels ; les additifs en alimentation animale ; les conservateurs ; les bactéricides ; les traitements des eaux ; la vectorisation de matières actives ; la prévention de maladies virales du végétal ; la préservation de fleurs coupées ; les insecticides ; les cosmétiques…

De là à dire que toute la chimie des origines était propre, il y a encore un pas, mais elle est une source d’inspiration qui réservera encore bien des surprises et de nombreux autres développements.

Référence :

O. Vandenabeele, M.-F. Grenier-Loustalot, M. Albert, D. Despois, M. Dobrijevic, A. Commeyras, G. Geffard, F. Couderc and C. Bayle (2000). Development of sensitive analy-tical methods for the determination of aminoacids and their enantiomeric ratio in micrometeorites. Chloroethylnitrosourea potentialities as new derivatizating reagent for EC-LIF and Elisa. Journal of Biological and Chemical Luminescence. 15 (2): pp. 91-92.

UNE SYNTHÈSE D’ACIDE -AMINÉ SANS REJETS POLLUANTS
La méthionine est un acide aminé synthétisé industriellement depuis 1945 et commercialisé depuis. En France, la société « Alimentation équilibrée de Commentry » (près de Montluçon) qui est ensuite rentrée dans le groupe Rhône-Poulenc, et maintenant Aventis, a été la première à synthétiser la méthionine. Aventis est maintenant l’un des trois principaux producteurs au monde (avec Degussa, Allemagne et Novus, USA) avec une production supérieure à 100 000 tonnes/an. Cet acide aminé de synthèse est ajouté aux céréales à environ 0,2 % de leur poids avec principalement un autre acide aminé, la lysine. Cet ajout améliore l’efficacité protéique des céréales de 0,8 à 2,5. Depuis 1945, tous les producteurs utilisaient le même procédé qui produisait une quantité importante de sous-produits.
Le laboratoire de Montpellier, en suivant le fil conducteur prébiotique, a breveté un nouveau procédé de synthèse de la méthionine qui permet d’obtenir cette molécule sans sous-produits. L’utilisation de ces acides aminés de synthèse qui complètent la proportion de ces mêmes acides aminés déjà présents dans les céréales contribue à l’élaboration de régimes alimentaires équilibrés même sans farines animales.

1 Azote, hydrogène, méthane, gaz carbonique, eau, etc.

2 CNRS-Université Montpellier 2.

3 Une « start-up » est en gestation

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