du document de présentation utillisé pendant la conférence

par Denis Besner
Observatoire de la Découverte
10 avril 2015
Des questions…


Comment la vie s’est-elle développée sur Terre ?
La vie existe-t-elle sur d’autres planètes ?
?
Des conceptions qui évoluent…

Génération spontanée (seule la vie engendre la vie...)


Panspermie (la vie provient d’ailleurs)


L’idée s’éteint avec Pasteur
Une thèse toujours plausible
L’approche évolutionniste

De l’inanimé à l’animé
La Terre à l'Hadéen
 -4, 54 Ga à -3,8 Ga
 Grand bombardement tardif
 Solidification de la croûte
 Formation des océans
(il pleut tous les océans!)
 Atmosphère primitive
composée de H2O, de CO2 et
de N2 (NH3? CH4?)
Source : http://fr.wikipedia.org/wiki/echelle_des_temps_geologiques
La Terre à l'Hadéen
Source : Ballentine, Science vol. 296, 2002, pp. 1247-1248.
Une brève histoire de la vie sur Terre
Les premières traces de vie
La photosynthèse et la respiration
Source: tomatosphere.org/fr/enseignant/guide/8-10-annee/plantes-lumiere
Composition de l’air (actuel)
Abondance relative des éléments chimiques
Source: http://owl-ge.ch/spip.php?article711
Composition de la croûte terrestre
Source: http://www.vivelessvt.com/lycee/la-nature-du-vivant/
Composition de la matière vivante
Source: http://www.vivelessvt.com/lycee/la-nature-du-vivant/
Composition de l’atmosphère primitive
Certaines sources indiquent que de -4,4 Ma à 4,0 Ma, l’atmosphère primaire contient :
85 % de vapeur d’eau, 10-15 % en gaz carbonique (CO2), et 1-3% d’azote (N2).
De -4,0 Ma et -3,2 Ma, elle évolue vers une composition viable, sous l’action des
organismes photosynthétiques. N2 : 78% , O2 : 21 % , H2O : variable, CO2 : 0.036%
Source: http://www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/s4/origine.vie.html
L’expérience de S. Miller (1953)
Source: http://www2.ggl.ulaval.ca/personnel/bourque/s4/origine.vie.html
Comment la vie est-elle apparue sur la Terre ?
Éléments
chimiques
C
Carbone
H
Hydrogène
о
O
Oxygène
N
Azote

Atmosphère
primitive
Océan primitif
Molécules complexes
Acides aminés
Protéines
CO2, CO (?)
H2 (?)
Acides gras
Lipides
HCN
H2CO
CXHY
CXH2YOY
Sucres
Glucides
Bases azotées
Acides nucléiques
(ARN, ADN)
CH4, H2O, NH3
Une évolution moléculaire
Des composés organiques
 Le carbone forme 4 liaisons dans ses composés.
Le méthane, CH4
Les quatre bases azotées qui encodent notre
bagage génétique (A-T-G-C).
L’alanine, un des 20 acides aminés qui constituent nos protéines.
L’origine de la vie terrestre ?
Les sources hydrothermales pourraient être à l'origine de la vie sur Terre!
Source : www.futura-sciences.com/magazines/espace/infos/dossiers/d/astronomie-exobiologie-origine-vie-vie-univers-766/page/3
Les sources hydrothermales
 Libèrent des éléments essentiels à la fabrication des
briques de la vie : H2, N2, CO, CO2, H2S, CH4 et H2O.
 Le magma fournit la chaleur.
 Le milieu est protégé des effets nocifs des rayons
ultraviolets et du bombardement météoritique.
 Les gaz qui s'échappent renferment 45 % d'hydrogène
et 43 % de monoxyde de carbone, propice à la
formation de chaines d'hydrocarbures.
Les météorites: sources de vie ?
 De nombreux composés
organiques ont été décelés,
dont des acides aminés et
leurs précurseurs.
 Toutefois, aucune trace
d’organisme, de spore ou de
bactérie à ce jour …
La météorite ALH 84001 provient probablement de Mars.
À fort grossissement, cette météorite avait révélé une
structure semblable à un fossile bactérien, mais
nettement plus petit que les bactéries terrestres. Elle
pourrait être simplement d’origine minérale.
Définir le vivant
 Se nourrir, grandir et se reproduire (classique)
 Auto-organisation, reproduction, évolution (plus récent)
Ce dont les vivants ont besoin ou ont en commun :
 eau (H2O) (60% - 75% des animaux et des végétaux)
 oxygène gazeux (O2(g))
 substances minérales (Na, K, Ca, Mg, P, Fe, Zn, etc.)
 glucides (sucres)
 lipides (gras)
molécules
 protides (protéines)
organiques
 acides nucléiques (ex.: ADN) (complexes)
La cellule, unité de base du vivant
 Une seule cellule peut contenir
des milliers de substances
organiques (à base de carbone).
 Les plus abondantes sont
regroupées selon quatre
catégories chimiques :
 les glucides (sucres);
 les lipides (gras);
 les protéines;
 les acides nucléiques.
Les acides nucléiques
 ex.: ADN
•
Les acides aminés
• Formés d’un atome de carbone auquel sont liés:
 un groupe amine, –NH2;
 un groupe acide, –COOH;
 un radical (partie variable)
5 exemples parmi 20 acides
aminés différents
Les protéines
 Sont faites d’un
assemblage d’acides
aminés.
 L'hémoglobine est la
protéine qui fixe
l'oxygène dans nos
globules rouges.
Les porphyrines
 Peuvent être synthétisées à partir d'hydrocarbures
(CxHy ), d'ammoniaque (NH3), de glycine, ainsi que
l'acide succinique (HOOC–CH2–CH2–COOH).
 Sont à la base de l'hémoglobine, de la chlorophylle, et
des transporteurs d'électrons des mitochondries
(énergie).
La vie existe-t-elle ailleurs ?
 Exploration physique (envoi de sondes, de robots,
collecte d’échantillons)
 Deux approches de recherche:
 quête de vie « intelligente »); envoi/réception de signaux
radio;
 quête d’étoiles possédant des systèmes planétaires
similaires à la Terre et qui seraient habitables.
http://www.futura-sciences.com/magazines/espace/infos/dossiers/d/astronomie-exobiologieorigine-vie-vie-univers-766/page/11/
La composition des glaces cométaires
L’exobiologie
 Une science qui étudie des facteurs et processus
pouvant mener à l'apparition de la vie et à son
évolution.
 À ce jour, on a identifié près de 110 molécules
différentes dans les nuages de gaz et de poussières
interstellaires (Ehrenfreund et Charnley, 2000).
 Parmi celles-ci, plus de 80 contiennent du carbone.
L’exobiologie
 Dans l’Univers, on trouve de l’eau à peu près partout. Mais
selon les conditions de température et de pression, elle est
souvent à l'état solide ou gazeux .
 Pour la première fois en 2007, de l’eau a été détectée sur
l’exoplanète HD209458-b. On a aussi trouvé de l’eau sur
l’exoplanète HD 189733-b.
 Mauvaise nouvelle : à 1 000 °C, l’eau s’y trouve sous forme
gazeuse!
Les exoplanètes
 La chaleur d’une autre
exoplanète lui confère une
température située entre 0°C
et 40°C, ce qui permet la
présence d’eau liquide!
Exoplanète autour de l’étoile Gliese
581, à 20,5 années-lumière de nous
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Zone habitable
Exemple d’étude basée sur la luminosité d’une étoile pour prédire
l'emplacement de la zone habitable autour de différents types d'étoiles.
La sonde Rosetta et le robot Philae
 Le robot Philae a été largué
sur la comète 67P le 12
novembre 2014 depuis la
sonde orbitant à 20 km
d’altitude.
 Après une descente de 7
heures, il rebondit à la
surface pour se stabiliser de
nouveau.
 Il a détecté des molécules
organiques simples.
Le noyau de la comète 67P/Churyumov-Gerasimenk0
Les principales molécules de 67P
Molécules détectées à la surface
(résultats préliminaires)
eau (H2O)
dioxyde de carbone (CO2)
monoxyde de carbone (CO)
méthane (CH4)
ammoniac (NH3)
formaldéhyde (CH2O)
méthanol (CH3OH )
cyanure d’hydrogène (HCN)
sulfure d’hydrogène (H2S)
sulfure de carbone (CS2)
dioxyde de soufre (SO2)
…
L'eau de la comète 67P/C-G ne serait
pas celle de la Terre!
Altwegg et al. December 2014. Originally published on ESA's Space Science Portal.
Source: http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2014/12/Deuterium-to-hydrogen_in_the_Solar_System
Conclusion
 Les éléments de base (C, H, O N) s’associent
en molécules gazeuses : H2O, CH4, NH3, CO2
 Dans l’océan primitif, ces molécules forment :
Protéine
HCN, H2CO, des chaines carbonées CXHY
?
 Elles mènent aux quatre grandes familles de
ARN
ADN
molécules complexes (lipides, glucides,
protéines et acides nucléiques) à la suite d’une
lente évolution chimique.
 Mais l’ADN génère l’ARN requise pour
assembler les protéines; c’est l’œuf ou la poule?
Conclusion (suite)
 Les sondes spatiales qui explorent divers corps du
Système solaire révèlent les conditions physico-chimiques
qui prévalaient au moment de leur formation.
 Les techniques d’exploration des exoplanètes se raffinent
et les résultats continuent de nous surprendre.
 L’analyse de leurs atmosphères et la recherche de
conditions favorables à l’éclosion de la vie sur celles-ci en
est à ses débuts!
Références
 Lamy, Michel. Le grand livre du vivant : De la molécule à la




biosphère. Éditions Fayard, France, 2001, 336 p.
Encyclopédie universelle. Le ciel et l’univers. ERPI, 2006, 512 p.
Traduction de Universe, Dorling Kindersley Eds.
De Rosnay, Joël. Les origines de la vie - de l’atome à la cellule.
Coll. Points – Sciences, Éditions du Seuil, 1966, 190 p.
En ligne [www.ggl.ulaval.ca/planete-terre.html]
Notes de cours. Conception et rédaction: Pierre-André Bourque
En ligne [www.cegep-stefoy.qc.ca/profs/gbourbonnais/pascal/fya/chimcell/notesmolecules]
Notes de cours. Conception et rédaction: Gilles Bourbonnais.
 En ligne [www.futura-sciences.com/magazines/espace]