Des Nouvelles du vivant

 »Dès l’époque secondaire, les mollusques construisaient leur coquille  en suivant les leçons de la géométrie transcendante. » Gaston Bachelard.

sélect FORME hélice ESRIllustration : Les formes dans la nature, exposition de l’Espace des Sciences de Rennes.

————————————

Actualités d’après les lettres d’informations du CNRS, INSU-CNRS, Observatoire de PARIS, CNES, INRA, INSERM, ESA, CEA – revues et journaux Pour la Science, Le Monde,…

———————————-

Origine de la vie – exobiologie – ADN – fossiles – protéine –

————————————–

L’origine de la vie – la vie ailleurs ?

Les connaissances sur l’évolution planétaire permettent aujourd’hui de se poser la question des conditions d’émergence et de maintien de la vie terrestre et extraterrestre, question à laquelle est dédiée une discipline nouvelle : l’exobiologie. Par essence pluridisciplinaire, elle rassemble physiciens, chimistes, biochimistes, biologistes, climatologues, géochimistes et planétologues. L’exobiologie donne des clés d’accès à la recherche d’exoplanètes habitables et aux processus d’évolution à long terme des atmosphères, des surfaces et des climats. Si la révolution exobiologique n’est pas pour demain, la connaissance des exo-mondes continue de progresser.

Le fil rouge exobiologique : l’habitabilité. Pour que la matière vivante créée sur place ou apportée puisse s’y développer doivent se trouver réunis : les éléments H, O, C, N, P et Si, de l’eau, de l’énergie  pendant la durée nécessaire (insolation de la planète, fonction de sa distance à l’étoile et de sa taille, de son orbite et de sa rotation sur elle-même et de la composition de son atmosphère). Le premier objectif étant déjà de déterminer les climats qui permettraient à la vie de se développer.

Selon la Nasa, seules une douzaine d’exoplanètes telluriques se trouveraient dans la zone habitable de leur étoile, une zone ni trop proche ni trop éloignée, où de l’eau pourrait exister à l’état liquide. En arrivant à caractériser les constituants de l’atmosphère d’une super-Terre localisée dans cette zone, les chercheurs pourront essayer de déceler des biotraceurs : oxygène, ozone, méthane.

Depuis son lancement en 2009, la mission Kepler a scruté plus de 150 000 étoiles à la recherche d’exoplanètes, et en a trouvé 1 030, dont Kepler 186f découverte en 2014 et située dans la zone d’habitabilité de son étoile, puis en 2016 Kepler 452b, qui pourrait être la plus similaire à la Terre jamais observée. Mais il a été impossible de déterminer leur composition.

• L’exoplanète Kepler 452b, distante de 1 400 années-lumière de la Terre, avec un  diamètre 60% plus grand que la Terre, située en orbite autour d’une étoile lointaine, à la même distance de cette étoile que la Terre du Soleil, en en faisant le tour en 385 jours, est donc dans la zone habitable de son étoile, celle où l’eau liquide, indispensable à la vie, aurait des chances d’être présente.

Son étoile est âgée de 6 milliards d’années, 1,5 milliard de plus que notre étoile, et aussi 20% plus brillante et 10% plus grande. Donc cette planète a passé six milliards d’années dans la zone habitable, plus longtemps que la Terre, opportunité pour que la vie émerge, si tous les ingrédients nécessaires à la vie existaient sur cette planète. Mais il nous manque sa masse, donnée essentielle pour connaître sa nature, rocheuse, gazeuse, ou une combinaison des deux, et savoir si elle abrite une atmosphère.

• Mais le grand nombre de  »super-terres » mises en évidence, sont sur des orbites bien plus proches des étoiles, là où le rayonnement auraient toutes les chances de tuer dans l’oeuf toute activité biologique.

Et Kepler a perdu de ses performances en perdant son gyroscope. Et la sonde la plus rapide, à près de 60 000 km/h, mettrait 2,8 millions de fois plus longtemps que d’aller sur Pluton en neuf ans et demi !

• Et si un être intelligent y captait un de nos signaux radio, il faudrait près de 3 000 ans pour que son éventuelle réponse nous parvienne, pas de quoi dialoguer ! (Lettre d’information du CNRS n° 7, oct. 2015).

Le vivant a sa matière noire ?

Pour connaître et classer les espèces vivantes, les chercheurs inventorient leurs séquences génétiques puis en retranchent celles qui correspondent aux organismes connus et cultivés. Une partie des très nombreuses séquences qui restent non attribuées pourraient provenir d’espèces nouvelles incultivables. On se demande si elles ne proviennent pas d’organismes eux-mêmes très divergents, appartenant à un quatrième domaine inconnu du vivant.

Les biologistes seraient-ils passés à côté de 85 à 99 % des micro-organismes vivant sur Terre ? Les avancées de la métagénomique leur ont en tout cas permis de mettre en évidence l’existence d’une « matière noire » biologique, surnommée ainsi en référence à la mystérieuse matière sombre dont la masse empêche la dislocation des galaxies et des amas galactiques. Un monde biologique qui révèle peu à peu ses secrets et ses surprises (Lettre d’information du CNRS n° 11, fév. 2016).

Trois domaines répertoriés pour le vivant.

Les premières classifications du vivant, établies au XVIIIe siècle par Carl von Linné, se basaient principalement sur des critères morphologiques. Ce système, efficient pour de gros organismes tels les mammifères ou les arbres, l’est beaucoup moins dès qu’il s’agit de classer l’ensemble du vivant, micro-organismes compris.

• Les chercheurs se sont alors tournés vers des critères moléculaires universels. Ainsi, quelle que soit l’espèce, toutes les cellules biologiques contiennent des ribosomes, des organites qui servent à synthétiser les protéines. Les variations dans les séquences de ces gènes « ribosomaux présents chez tous les organismes vivants » sont utilisées pour évaluer la distance entre espèces et établir les grandes divisions de l’arbre du vivant. C’est notamment en analysant ces gènes chez les procaryotes que, dans les années 1970, Carl Woese a établi la distinction entre le domaine des bactéries et celui des archées. Les eucaryotes, les bactéries et les archées sont depuis considérés comme les trois domaines du vivant. Les cellules des eucaryotes se caractérisent par la présence d’un noyau et, généralement, de mitochondries. La quasi-totalité des organismes pluricellulaires appartient au domaine eucaryote, qui comprend également des espèces unicellulaires. Bactéries et archées sont dépourvues de noyau, mais ces dernières se distinguent notamment par la composition de leurs membranes.

Pour classer la multitude de microbes qu’ils continuent de découvrir, les chercheurs cherchent donc d’abord à séquencer leur génome individuel. Mais cela implique que ces lignées cellulaires puissent être isolées et cultivées, ce qui, finalement, est rarement le cas. Au moins 85 % des microbes connus ne sont pas cultivables.

Divers outils permettent néanmoins de séquencer une grande partie des gènes présents dans un environnement donné, sans forcément les attribuer à des espèces particulières. On parle de métagénomique. Ces études peuvent aussi bien s’appliquer à notre flore intestinale qu’à des recoins extrêmes de notre planète, comme les geysers.Les chercheurs inventorient les séquences génétiques obtenues dans ces analyses métagénomiques, puis en retranchent celles qui correspondent aux organismes connus et cultivés.

CRISPR-Cas9: des ciseaux génétiques pour le cerveau.

En permettant d’intervenir sur l’ADN de manière chirurgicale, les ciseaux génétiques CRISPR-Cas9 ne font pas que révolutionner les techniques d’édition du génome, ils ouvrent aussi des opportunités enthousiasmantes pour l’étude du cerveau.

• CRISPR-Cas9… Derrière cet acronyme barbare se cache une innovation révolutionnaire : remplacer un gène par un autre ou le modifier. La méthode paraît presque trop simple, et pourtant elle est le fruit de près de trente ans de recherche. CRISPR-Cas9 (prononcez « crispère ») fonctionne comme des ciseaux génétiques : il cible une zone spécifique de l’ADN, la coupe et y insère la séquence que l’on souhaite.

• CRISPR-Cas9 est un complexe formé de deux éléments : d’un côté, un brin d’ARN, de séquence homologue à celle de l’ADN que l’on veut exciser, et de l’autre, une endonucléase, le Cas9. Dans la cellule, le brin d’ARN va reconnaître la séquence homologue sur l’ADN et s’y placer. L’enzyme Cas9 se charge alors de couper la chaîne ADN complémentaire à ce brin ARN. Le trou laissé par le passage du CRISPR-Cas9 pourra alors être comblé par n’importe quel nouveau fragment d’ADN (Lettre d’information du CNRS n° 14, mai 2016).

Des protéines peu dégradées identifiées dans des microfossiles de 2 milliards d’années.

 Microphotographies (microscopie optique en lame mince) de microfossiles organiques vieux de presque 2 milliards d’années préservés morphologiquement et chimiquement au sein des cherts de Gunflint. © Sylvain Bernard, Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie (CNRS/MNHN/UPMC/IRD).

Des chercheurs de l’Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie (UPMC, CNRS, IRD, MNHN) et du Laboratoire magma et volcans (CNRS/Université Jean Monet/Université Blaise Pascal/IRD) ont pour la première fois identifié la présence de fragments de protéines relativement peu dégradés dans des microorganismes fossilisés il y a presque 2 milliards d’années. Il s’agit des plus anciens restes de protéines retrouvés dans des fossiles. Cette étude montre que des molécules issues du vivant, pourtant considérées comme fragiles, peuvent être préservées au sein de roches très anciennes. Elle suggère ainsi qu’il sera bientôt possible de reconstituer la nature chimique des plus anciennes formes de vie sur Terre, à partir de leurs restes fossiles (Lettre d’information de l’INSU-CNRS, n° 269, juin 2016).

 

 

Les commentaires sont fermés