AMAbiotics est une entreprise consacrée à
la recherche. Elle repose donc sur le partage du savoir,
et participe à des conférences, débats et formations
mettant en œuvre ses compétences originales en
biotechnologie, biologie des systèmes et biologie
synthétique
Hypothèses sur les origines de la vie
Académie des sciences
16-17 septembre 2013 (vidéo
)
« Scénario pour l'invention des
premières cellules »
Ce qu'on sait de la vie telle qu'elle
est aujourd'hui nous permet de proposer des scénarios
d'origine. C'est que, malgré le passage de plus de trois
milliards d'années, le matériel génétique des cellules
contient encore des vestiges compréhensibles, archives
du passé lointain. La fonction des gènes qui tendent à
persister dans une majorité de génomes, et leur
répartition dans le texte génomique définit trois grands
ensembles qui nous donnent une idée de la genèse des
premières cellules. Le premier constitue un ensemble
très fragmenté (ce qu'on peut attendre d'un passé trés
ancien). Il conserve la mémoire de la synthèse des
coenzymes, d'acides aminés, des nucléotides et des
lipides via un métabolisme original utilisant des
molécules chargées, contenant du phosphate en
particulier. Ce métabolisme privilégie les structures
contenant du fer et du soufre, et gère l'acquisiton de
l'azote. Il est plausible d'imaginer qu'il s'agissait à
l'origine d'un métabolisme de surface. Le second
ensemble de gènes persistants s'organise autour du
codage des enzymes qui chargent les acides aminés sur
les ARN de transfert, faisant apparaître un monde où les
ancêtres de ces ARN seraient le substrat du
métabolisme. Il contient aussi un ensemble dont le rôle
est de gérer la division cellulaire, indiquant que les
protocellules pouvait fusionner et se scinder tour à
tour. Le troisième est presque entièrement structuré
autour de la nanomachine qui réalise la traduction du
message génétique, et il contient les premiers élements
de la réplication de ce message. Pour former cet
ensemble l'ARN a découvert son aptitude à jouer le rôle
de matrice de support du code génétique.
Cela conduit au scénario suivant. Un monde minéral où
fer, soufre et phosphate jouent un rôle central permet
la genèse d'un premier métabolisme de surface qui va
produire les éléments de base de la vie, spécialement
les coenzymes, les lipides et les nucléotides (en lien
avec la fixation de l'azote). Suit le temps de la
polymérisation des métabolites de base, donnant
naissance à un monde où l'ARN est central pour le
métabolisme, et se substitue peu à peu aux surfaces. A
cette étape les populations des premières cellules,
formées par l'isolement de compartiments permis par la
formation de double feuillets lipidiques, fusionnent et
se scindent, transférant d'une population à l'autre des
caractéristiques métaboliques différentes. L'ARN
découvre sa capacité d'autocomplémentarité, ce qui fait
apparaître son rôle de matrice symbolique, et non plus
de substrat chimique, et crée le monde des génomes ARN.
Des populations cellulaires se forment où une propriété
centrale est celle d'un processus semblable à la
phagocytose. L'ADN est inventé et stabilise la mémoire
des cellules. L'existence d'une phagocytose généralisée,
qui permet les échanges métaboliques et le transfert
rapide de l'innovation, crée en même temps l'occasion
d'y échapper, de deux manières possibles. D'une part la
formation d'une enveloppe réfractaire, et d'autre part
la fuite vers un environnement hostile. Dans le premier
cas les Bactéries apparaissent, à partir d'une
réinvention de la synthèse de la lysine, via l'acide
diaminopimélique (au cœur de leur paroi) et non plus
l'aminoadipate. Dans le deuxième cas des lipides
nouveaux, résistants, permettent aux Archées de vivre en
milieu très chaud ou très salé. Ces deux ensembles
échappent presque entièrement à la population des
phagocytes, qui vont cependant réussir à absorber des
bactéries, et ainsi donner naissance aux Eucaryotes.
Institut
Diderot, Paris
École des Mines de Paris
Mardi 25 juin 2013, 9h45 - 12h30