La géochimie comme une réponse possible à l’origine de la vie

29 novembre 2017

La mise en évidence d’un métabolisme primitif est intrinsèquement liée à la découverte des origines de la vie. Le métabolisme étant l’ensemble des transformations chimiques ayant lieu dans les cellules de tous les organismes vivants, il est l’essence de la vie. Les chercheurs du Laboratoire de Catalyse Chimique de l’Institut de Science et d’Ingénierie Supramoléculaires (CNRS/Université de Strasbourg) sont parvenus à reproduire de manière non enzymatique six des onze étapes qui constituent le cycle de Krebs inverse, dans des conditions compatibles avec un environnement pré-biotique. Ces travaux sont publiés dans la revue Nature Ecology and Evolution.
      

Dans la biologie telle que nous la connaissons aujourd’hui, il est établi que les enzymes rendent possible les réactions chimiques qui constituent le métabolisme. Cependant, ces enzymes sont elles-mêmes issues du métabolisme et sont le résultat de plusieurs milliards d’années d’évolution. En réponse à cette problématique, l’équipe du Laboratoire de Catalyse Chimique soutient l’hypothèse selon laquelle la géochimie serait à l’origine du métabolisme bien avant l’apparition des enzymes, de l’ARN et des cellules. Leur recherche est focalisée sur le cycle de Krebs inverse, une voie anabolique au cœur du métabolisme. Le cycle de Krebs inverse permet la synthèse des cinq précurseurs de la biosynthèse à l’origine des sucres, acides aminés ou autres molécules essentielles au fonctionnement des cellules. Réussir à reproduire le cycle de manière non enzymatique constitue un enjeu essentiel dans la compréhension de l’origine de la biochimie.

En s’inspirant de l’environnement existant dans les sources hydrothermales océaniques, où ont été recensés des organismes primitifs, les chercheurs strasbourgeois ont identifié des conditions permettant de réaliser deux séquences réactionnelles du cycle de Krebs inverse. En milieu acide et en présence de fer métallique, des métaux de transitions simples rendent possible les réactions d’hydratation/déshydratation et les réductions du rTCA. Ainsi, des analyses par CPG-SM ont mis en évidence la synthèse monotope de succinate et de citrate respectivement à partir de l’oxaloacetate et de l’oxalosuccinate. Dans ces mêmes conditions, la synthèse d’acide aminé a aussi été prouvée.

Ces travaux sur le cycle de Krebs inverse viennent renforcer une théorie encore peu étudiée et ouvre des perspectives dans le domaine de la chimie pré-biotique.

 

Article : dx.doi.org/10.1038/s41559-017-0311-7

 

(*) ARN : acide ribonucléique

CPG-SM : Chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse