La vie est née il y a environ quatre milliards d'années d'un mélange chaud d'eau et de substances organiques. Les scientifiques progressent dans la reconstitution de la célèbre "soupe primordiale".
De la chimie à la biologie : un puzzle fascinant
Longtemps, l'abiogenèse – l'émergence de la vie à partir de matière inerte – a posé le dilemme de la poule et de l'œuf : l'ADN ou les protéines en premier ? L'ADN stocke l'information héréditaire indispensable à la reproduction, tandis que les protéines maintiennent la vie, construisent les structures cellulaires et catalysent la duplication de l'ADN. Sans protéines, l'ADN ne peut fonctionner ; sans ADN, les protéines ne peuvent être synthétisées. L'apparition simultanée et indépendante des deux semble hautement improbable.
Le monde de l'ARN : une hypothèse clé
Dans les années 1980, une solution émerge : une molécule intermédiaire capable de stocker l'information et d'agir comme enzyme. Il s'agit d'une forme primitive d'ARN, qui transfère l'information génétique des noyaux cellulaires vers les ribosomes.
En 1986, le chimiste Walter Gilbert nomme ce scénario "monde de l'ARN". Les découvertes des années 1990 renforcent cette idée : les ribozymes, fragments de ribosomes aux fonctions catalytiques, sont des chaînes d'ARN, vestiges d'un ère où l'ARN régnait en maître.
Cette hypothèse soulève de nouveaux défis. L'ARN est fragile : comment a-t-il résisté aux conditions extrêmes de la soupe primordiale (variations thermiques, foudre, pH variable) ? Comment s'est-il répliqué et divisé ? Surtout, comment a-t-il subi une sélection darwinienne sans structures protectrices ? Sans évolution, pas de soupe primordiale viable.
Protocellules auto-reproductrices
Ces questions restent ouvertes, et les plus anciens fossiles (3,5 milliards d'années) ne remontent pas à l'aube de la vie. Pourtant, des laboratoires mondiaux testent des ARN dans des simulations de soupe primordiale : eau, ions, radicaux oxygénés, composés organiques.
Ces expériences, au cœur de la recherche en chimie prébiotique, visent à observer l'auto-assemblage en gènes et protocellules évolutives. Succès signifierait un Nobel potentiel.
"Cela fournirait une explication plausible de la transition chimie-biologie", explique Jack Szostak, prix Nobel de médecine 2009 (pour les télomères), dans Science. Depuis le début des années 2000, il recréé la soupe primordiale originelle.
Membranes perméables
Grâce à Szostak, le monde de l'ARN révèle ses secrets, comme les "membranes qui fuient". Contrairement aux membranes cellulaires modernes étanches, celles des protocellules, faites d'acides gras simples, laissaient passer acides aminés, ions et ARN courts. L'ARN plus long restait piégé à l'intérieur.
Ces membranes croissaient avec des acides gras supplémentaires, puis se divisaient sous chaleur ou stress mécanique, répartissant l'ARN entre cellules filles.
Pour la réplication ARN, les ions magnésium accélèrent la polymérisation, mais détruisent les membranes. Une solution ?
L'acide citrique, ingrédient miracle
L'équipe de Szostak teste des centaines de composés. Succès avec l'acide citrique : il chelate les ions magnésium, protégeant les membranes tout en permettant la réplication ARN. Présent dans nos cellules actuelles (rôle différent), il pourrait être un fossile prébiotique. Publication récente dans Science par Adamala et Szostak.
Bientôt, des protocellules évolutives en labo ? Comme le note John Sutherland dans Science : "C'est comme un mot croisé : chaque pièce rapproche de la solution."
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