I. QU`EST-CE QUE LA VIE ? II. HYPOTHESE D`UNE ORIGINE SUB

I. QU’EST-CE QUE LA VIE ?
2 définitions possibles :
_ la vie commence avec la capacité pour certaines molécules de s’autorépliquer, tels que les ARN,
hypothèse du « monde à ARN »
_ la structure élémentaire du vivant correspond aux cellules, c’est-à-dire à des « vésicules délimitées
par des membranes ».
II. HYPOTHESE D’UNE ORIGINE SUB ATMOSPHERIQUE
Sub atmosphèrique : se situe à l’interface entre l’atmosphère et la surface terrestre. Théorie de la
soupe primitive : les premières molécules organiques sont apparues à la surface de la Terre.
En 1923, Oparine, un russe, énonce l’idée que les molécules organiques simples utilisées par les
premiers organismes étaient fabriqués à partir du méthane.
Il pensait donc que l’atmosphère primitive était fortement réductrice.
En 1953, Miller, conforta cette hypothèse avec une expérience en laboratoire.
L’expérience de Miller consistait à soumettre à des décharges électriques (orage) dans une ampoule
de verre, un mélange gazeux de méthane CH4, d’hydrogène H2, d’ammoniac NH3, d’azote N2, de
sulfure d’hydrogène H2S, de CO2, de monoxyde de carbone CO et d’eau pendant 8jours.
Ils ont ainsi obtenus 3 acides aminés (alanine, glycine et acide aspartique), de l’acide cyanhydrique
HCN et du formaldéhyde CH2O.
L’expérience de Miller fonctionne mais pose un problème aux géochimistes et aux géochimistes.
Cela suppose une atmosphère terrestre primitive dominée par le CH4 alors que les planètes
telluriques proches de la terre que sont Mars et Venus ont une atmosphère dominée par du CO.
Pourquoi la Terre serait elle une exception alors que la genèse de ces trois planètes est similaire ?
Les géochimistes privilégient donc l’hypothèse d’une atmosphère primitive dominée par du CO2.
Selon eux, il y a 4 milliards d’années, un effet de serre devait forcément exister pour compenser la
faible luminosité du soleil (< 15% de l’actuelle) et maintenir l’eau des océans à l’état liquide.

Cet effet de serre aurait été provoqué par le CO2.
Malheureusement, quand on pratique l’expérience de Miller en remplaçant progressivement le CH4
par du C02, la fabrication des acides aminés devient de plus en plus faible !
Remarque : l’expérience de Miller pose également le problème de la chiralité des acides aminés : les
molécules formées expérimentalement sont 50%L et 50%D alors que le vivant est 100%D
III. HYPOTHESE D’UNE ORIGINE OCEANIQUE
Divers scientifiques ont envisagé une origine océanique de la vie, liée aux sources chaudes marines
(évents hydrothermaux)
En effet, lorsque l’eau de mer s’infiltre dans la croûte océanique, elle est portée à 350° et se charge
en H2O, H2, N2, CO, CH4, HS et H2S issus pro parte de la réduction des carbonates et des sulfates
dissous dans l’eau.
L’eau gazéifiée s’échappe ensuite au niveau des évents hydrothermaux qui présentent un milieu
réducteur propice aux synthèses prébiotiques (molécules organiques simples)
Passage des acides aminés aux peptides et aux protéines :
La trempe thermique : on a pu montrer expérimentalement qu’en faisant passer une solution
d’acides aminés simples de 220°C à 0°C, on obtient des chaines renfermant jusqu’à 8 acides aminés.
Contre argument : cette température joue un rôle de catalyseur deux fois est à la fois bien pour la
synthèse mais elle provoque également leur destruction juste après (passage de la source chaude à
l’eau froide de l’océan : la durée de vie des molécules organiques qui se fabriquent est de une minute
environ car elles se détruisent juste après par une nouveau choc thermique).
Ainsi, l’anglais BRASIER pense que les fumeurs brûlants produisent des molécules préorganiques,
voire des acides aminés à partir du monoxyde de carbone (réaction de Fisher Tropsch)
= hypothèse du « tout minéral »
_
Pour l’américain SCHOPF, la vie est apparue très tôt (3.45GA) et a participé activement à la
fabrication de l’atmosphère par photosynthèse = hypothèse du « tout bactérien »
6CO2 + 6H20 + hm  C6H1206 + 602
Pour lui, les océans étaient peuplés de cyanobactéries qui par photosynthèse absorbaient le CO2
(fixé sous forme de glucose) et libéraient de l’O2 formant en parallèle des constructions calcaires : les
stromatolites (alternance de films microbiens et d elamines calcaires)
La sud-africaine Frances WESTALL pense qu’une vie méthanogène, non photosynthétique, est née
autour des sources chaudes, des bactéries hyperthermophiles tirant leur énergie de la réduction du
C02 en lâchant du méthane.
= hypothèse mixte bactérienne-chimique
CO + 2H2O  CH4 + 3/2O2

Toutefois, des différentes hypothèses défendant une origine sub océanique de la vie se heurtent à un
problème :
Aux températures très élevées qui sont mises en jeu, la demi vie des briques du vivant est de l’ordre
de la minute.
IV. HYPOTHESE DE WACHTERHAUSER (et autres hypothèses
minérales)
Selon lui, la vie aurait commencé sans cellule ni auto réplication par une suite simple de réactions
chimiques, dans un environnement volcanique (dorsales océaniques ?)
= hypothèse d’un métabolisme de surface sur des cristaux de pyrite (ions Fe²+ et SO4²- : lieu
d’échange entre les ions de CO2 et ces ions là)
La vie aurait été amorcée par un métabolisme autotrophique de surface :
Des molécules organiques chargées négativement se sont fixés sur une surface de pyrite chargée
positivement,
La réduction du CO2 par le sulfure de fer a alors permis de synthétiser de nouvelles molécules.
JAMES FERRIS a montré que les argiles et d’autres minéraux stratifiés favorisent la fixation et
l’assemblage de molécules organiques diverses, y compris les éléments constitutifs de l’ARN.
= hypothèse du monde à ARN primordial (avant même les protéines).
Les cristaux de calcite fixent séparément, selon leurs faces, les molécules L et D des acides aminés.
La magnétite (oxyde de fer) déclenche la combinaison de l’azote et de l’hydrogène en ammoniac
(source d’azote du vivant).
La porosité de minéraux érodés tels que les feldspaths piège les molécules organiques et les protège
de la destruction thermique et chimique.
V. HYPOTHESE D’UNE ORIGINE EXTRA TERRESTRE
(panspermie)
Les observations réalisées par radioastronomie révèlent que dans les nuages de gaz et de poussière
interstellaires, la chimie organique est active, environ 60 molécules organiques y étant identifiées à
ce jour (issues de la collision des atomes due au rayonnement cosmique, ou à des processus
photochimiques).
La très basse température (-260°C) régnant dans ce milieu stellaire, ne semble donc pas être un
obstacle à la chimie organique.
Les sondes qui ont échantillonné la comète Halley ont révélé sa richesse organique avec en moyenne
pondérale 14% de carbone dans chaque grain cométaire et la présence des précurseurs de la chimie
prébiotique que sont l’acide cyanhydrique et le formaldéhyde.
La météorite carbonée de Murchinson (Australie) renferme plus de 70 « acides aminés » différents,
dont 8 protéiques, et prouve que ces molécules stellaires peuvent atteindre la Terre.

80% des micro météorites extraites des glaces antarctiques renferment de la matière organique,
notamment de l’acide alpha-amino isobutyrique.
VI. FORMATION DES PREMIERES CELLULES
A. MEMBRANE
Divers protocoles expérimentaux ont abouti à la formation de cloisonnement ressemblant à des
membranes.
 Certaines substances extraites de la météorite de Murchinson forment ainsi dans l’eau des
structures cloisonnées (vésicules de composés amphiphiles)
 Oparine avait observé des coacervats : gouttelettes de protéines de 2 à 700 microns de
diamètre capables d’absorber des substances en solution (sucres, enzymes) et ainsi amenées
à grossir en suggérant un métabolisme primitif. (structures à la fois fermées et perméables à
l’eau)
Certains chercheurs pensent que l’isoprène est un précurseur de la formation des membranes
car les dérivés de cette molécules entrent dans la composition des lipides très archaiques.
Or, on a obtenu en laboratoire des vésicules en fixant des dérivés de l’isoprène sur du phosphate.
B. ARN ET REPLICATION :
La synthèse de l’ARN est mal connue, notamment celle d’un de ses composants : le beta D
ribofuranose. (on ne sait fabriquer qu’un équivalent avec du pyranose)
Or James FERRIS a montré (1980) que l’action catalytique des argiles permettait de construire des
fragments d’ARN à partir de nucléotides, éléments résultants de la combinaison d’une base azotée,
d’un phosphate et du sucre béta D ribofuranose.
Reste donc à comprendre comment se forme ce sucre !
A noter que des nucléotides peuvent être synthétisés en laboratoire à partir de l’acide cyanhydrique
et du formaldéhyde. ( comète de Halley)
Cependant, le squelette ribose-phosphate n’est en théorie pas indispensable au transfert de
l’information génétique et un système de réplication plus simple peut être apparu avant la molécule
d’ARN.

1 : étape 0 : Hadéen (4.5 -3.85 Ga)
plus anciennes roches connues sur terre
 Pas de vie
 Pas d’oxygène libre (piégé dans la croûte terrestre sous forme d’oxydes)
Le système solaire date d’environ 4.5 Ga. Or les plus vieilles roches terrestres datent de 3.98 Ga et
proviennent du Groenland et des USA où l’on a trouvé du granite contenant du graphite, donc du
carbone.
Les premiers minerais de fer de la base du Précambrien contiennent des oxydes ferreux (Fe²+) et non
des oxydes ferriques (Fe3+), ce qui montre l’absence d’O2 dans l’atmosphère (pas d’oxydation
aérobie du fer).
Il y adonc plus de 500 millions d’années d’histoire de la Terre sans trace de vie.
2. Etape 1a : Eoarchéen (3.83-3.7 Ga)
Premiers témoignages indirects de la vie (pas de fossiles)
Carbone allégé et activité photosynthétique ?
Les plus anciens témoignages indirects de la vie sont des roches sédimentaires du sud ouest du
Groenland : les sédiments d’Akilia et d’Isua (3.85 et 3.7 Ga)
Ces roches témoignent du vivant car elles renferment une proportion importante de C12 par rapport
au C13.
Or les molécules organiques sont relativement plus riches en C12 que les carbonates minéraux
Il n’y a pas de preuve de fossiles.
3 Etape 1b : Archéen (3.6 2.5 Ga)
Premiers témoignages directs de la vie sur terre
 Premières cellules isolées
 Premiers stromatolites