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9 décembre 2010
par Jean-Paul Baquiast et Christophe Jacquemin

Felisa Wolfe-Simon
et l'arsenic biologique

La presse généraliste a abondamment commenté un article publié dans la revue Science par des chercheurs de l'Université d'Arizona. Ceux-ci, dans le cadre d'un programme financé par la Nasa, auraient identifié des bactéries utilisant de l'arsenic comme nutriment, au lieu du phosphore présent dans l'ensemble des autres biomolécules (baptisées GJAJ-1, photo ci-dessous).

Une telle découverte n'aurait intéressé que des spécialistes, si ce n'était le fait que la Nasa inscrit ces recherches dans une démarche plus générale relevant d'une discipline en plein développement, l'astrobiologie. L'objectif principal en est la recherche de formes de vie extraterrestres, soit dans l'espace, soit dans les corps célestes de notre entourage. A défaut de recueillir de tels échantillons lors d'une future mission spatiale, l'astrobiologie recherche les formes de vie terrestres acclimatées à des conditions proches de celles régnant sur un corps céleste extérieur. Parallèlement, des travaux faisant appel à la biologie synthétique s'efforcent de construire des molécules artificielles répondant à de telles contraintes.

La découverte d'une possibilité de vie extraterrestre, bien que logiquement attendue, provoquera dans le public et dans les diverses communautés scientifiques l'effet d'une véritable bombe. Les répercussions philosophiques n'en seront pas moindres. La Nasa ne voudrait pas laisser à d'autres agences la gloire d'un tel succès.

C'est la raison pour laquelle elle avait annoncé il y a quelques temps l'identification sur une Lune de Saturne nommée Rhéa de traces d'oxygène et de carbone, briques de base de la chimie biologique.
Par ailleurs elle vient de lancer le nanosatellite O/OREOS (Organism/Organic Exposure to Orbital Stresses), de la taille d'une boîte à chaussures, destiné à conduire des observations en orbite basse terrestre sur divers micro-organismes afin d'étudier leur résistance et leur capacité de reproduction en environnement spatial.

Mais comme rien de tout cela n'a encore donné de résultats probants, on comprend l'intérêt du public pour la découverte des chercheurs de l'Université d'Arizona. Rappelons que la géomicrobiologiste Felisa Wolfe-Simon a réussi à prélever puis cultiver des organismes se nourrissant de l'arsenic présents dans les eaux très salines et alcalines du Lac Mono, en Californie.

Les biologistes considèrent généralement que les constantes de la vie limitent étroitement les choix ouverts à la diversification des espèces. Six éléments sont à la fois indispensables et suffisants. Il s'agit de l'ensemble dit CHNOPS, carbone, hydrogène, azote, oxygène, phosphore et soufre. A partir de cela les organismes construisent leurs protéines, graisses, sucres et ADN. En théorie, il serait possible de remplacer un ou plusieurs de ces éléments par d'autres, mais obtenir à partir d'une telle chimie des organismes viables ferait l'objet de longs et coûteux travaux. D'où l'intérêt que représente la découverte d'organismes ayant procédé d'eux-mêmes à l'une de ces substitutions.

L'intérêt est d'autant plus grand que le micro-organisme identifié a fait le choix de remplacer le phosphore par de l'arsenic, généralement considérée comme hautement toxique. Cependant des chercheurs avaient fait en 2009 l'hypothèse que l'arsenic, située directement en dessous du phosphore dans la table périodique des éléments, pouvait lui être substituée. Dans le même esprit, on avait supputé depuis longtemps la possibilité de remplacer le carbone par le silicium au sein de certaines formes de vie.

Derrière ces hypothèses s'en trouve une autre, selon laquelle des formes de vie primitives se seraient construites dès les premières époques géologiques terrestres et auraient survécu dans des environnements protégés, sous la forme de ce que l'on a nommé une « shadow-life ». Il suffirait disent les défenseurs de ces thèses, dont fait partie Félisa Wolfe-Simon, de construire des modèles, fussent-ils virtuels, de ces organismes «autres», afin de savoir où les chercher. Très vraisemblablement, alors, on les trouverait.

C'est semble-t-il ce qu'elle a réussi à faire. On peut légitimement penser que sa réussite va donner des ailes et des crédits à d'autres recherches. Pourquoi par exemple ne pas s'intéresser à l'origine du mythique «pétrole abiotique» qui fait encore l'objet de nombreuses supputations, notamment en Russie (voir Wikipedia ). On considère que ce pétrole proviendrait de processus purement physico-chimiques. Mais n'aurait-il pas aussi été produit par des organismes vivants faisant partie d'une «shadow life» survivante des premiers âges de la Terre ? Ceci pourrait être relié, mais nous nous aventurons ici beaucoup, aux idées de Woese et Goldenfeld concernanr l'éventuelle origine "physique" des formes de vie que nous connaissons (voir notre article).

Pour en savoir plus
http://www.eurekalert.org/pub_releases/2010-12/asu-ada112910.php

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