8 Avril 2016

Origine de la vie : formation d’un composé essentiel en laboratoire !

Pour la 1ere fois, des chercheurs montrent que le ribose, un sucre à la base du matériel génétique des organismes vivants, a pu se former dans les glaces cométaires.

Pour parvenir à ce résultat, des scientifiques de l’Institut de chimie de Nice (CNRS/Université Nice Sophia Antipolis) ont analysé très précisément une comète artificielle créée par leurs collègues de l’Institut d'astrophysique spatiale (CNRS/Université Paris-Sud). Ils présentent ainsi, en collaboration avec d’autres équipes  dont une du synchrotron SOLEIL, le 1er scénario réaliste de formation de ce composé essentiel, encore jamais détecté dans des météorites ou dans des glaces cométaires.

Étape importante dans la compréhension de l’émergence de la vie sur Terre, ces résultats sont publiés dans la revue Science du 8 avril 2016. Les travaux, signés notamment par une ancienne post-doctorante du CNES, Cornelia Meinert, viennent confirmer, s’il en était besoin l’intérêt des analyses in situ financées par le CNES.

Crédits : CNES.



Un nuage moléculaire : les piliers de la création. Crédits : NASA, ESA, and the Hubble Heritage Team (STScI/AURA).

Produire du ribose en laboratoire

Tous les organismes vivants sur Terre, ainsi que les virus, ont un patrimoine génétique fait d’acides nucléiques – ADN ou ARN. L’ARN, considéré comme plus primitif, aurait été l’une des premières molécules caractéristiques de la vie à apparaître sur Terre. Les scientifiques s’interrogent depuis longtemps sur l’origine de ces molécules biologiques.

Selon certains, la Terre aurait été "ensemencée" par des comètes ou astéroïdes contenant les briques de base nécessaires à leur construction. Et effectivement, plusieurs acides aminés (constituants des protéines) et bases azotées (l’un des constituants des acides nucléiques) ont déjà été trouvés dans des météorites, ainsi que dans des comètes artificielles, reproduites en laboratoire.

Mais le ribose, l’autre constituant-clé de l’ARN, n’avait encore jamais été détecté dans du matériel extraterrestre, ni produit en laboratoire dans des conditions "astrophysiques". En simulant l’évolution de la glace interstellaire composant les comètes, des équipes de recherche françaises ont réussi à former du ribose – étape importante pour comprendre l’origine de l’ARN et donc les origines de la vie.

Une "comète artificielle"

Dans un premier temps, une "comète artificielle" a été produite à l’Institut d’Astrophysique Spatiale : en plaçant dans une chambre à vide et à -200 °C un mélange représentatif d’eau (H2O), de méthanol (CH3OH) et d’ammoniac (NH3), les astrophysiciens ont simulé la formation de grains de poussières enrobés de glaces, la matière première des comètes. Ce matériau a été irradié par des UV – comme dans les nébuleuses où se forment ces grains. Puis, l’échantillon a été porté à température ambiante – comme lorsque les comètes s’approchent du Soleil.

Sa composition a ensuite été analysée à l’Institut de Chimie de Nice grâce à l’optimisation d’une technique très sensible et très précise (la chromatographie multidimensionnelle en phase gazeuse, couplée à la spectrométrie de masse à temps de vol). Plusieurs sucres ont été détectés, parmi lesquels le ribose. Leur diversité et leurs abondances relatives suggèrent qu’ils ont été formés à partir de formaldéhyde (une molécule présente dans l’espace et sur les comètes, qui se forme en grande quantité à partir de méthanol et d’eau).

S’il reste à confirmer l’existence de ribose dans les comètes réelles, cette découverte complète la liste des "briques moléculaires" de la vie qui peuvent être formées dans la glace interstellaire. Elle apporte un argument supplémentaire à la théorie des comètes comme source de molécules organiques qui ont rendu la vie possible sur Terre… et peut-être ailleurs dans l’Univers.



Le traitement ultraviolet des glaces pré-cométaires reproduit l’évolution naturelle des glaces interstellaires observées dans un nuage moléculaire, conduisant à la formation de molécules de sucre. Crédits : Louis Le Sergeant d’Hendecourt (CNRS).

Le ribose (et des molécules de sucres apparentées, comme l’arabinose, le lyxose et le xylose) ont été détectés dans des analogues de glaces pré-cométaires grâce à la chromatographie multidimensionnelle en phase gazeuse. Le ribose forme le "squelette" de l’acide ribonucléique (ARN), considéré comme le matériel génétique des 1ers organismes vivants. Crédits : Cornelia Meinert (CNRS).

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Le ribose se forme dans le manteau de glace des grains de poussière, à partir de molécules précurseurs simples (eau, méthanol et ammoniac) et sous l’effet de radiations intenses. Crédits : Cornelia Meinert (CNRS) & Andy Christie (Slimfilms.com).

Références de la publication

Cornelia Meinert, Iuliia Myrgorodska, Pierre de Marcellus Thomas Buhse, Laurent Nahon, Soeren V. Hoffmann, Louis Le Sergeant d’Hendecourt, Uwe J. Meierhenrich, Ribose and related sugars from ultraviolet irradiation of interstellar ice analogs, Science, 8 avril 2016. DOI : 10.1126/science.aad8137

 Contacts

  • Contact scientifique à l’Institut de Chimie de Nice : Cornelia Meinert meinert at unice.fr
  • Responsable du programme Exobiologie au CNES : Michel Viso michel.viso at cnes.fr