La découverte d'une bactérie bouscule les idées sur la vie

[arazigh]

Et si pour trouver la vie sur d’autres planètes, il fallait imaginer une forme de vie radicalement différente de celle que nous connaissons sur Terre ? La science-fiction nous a presque préparés à la découverte de petits hommes verts, mais les exobiologistes, eux, recherchent plutôt des êtres vivants bien moins complexes, étant acquis que la vie, si elle existe ailleurs, a pu prendre d’autres chemins.Jusqu’à présent, on estimait que la vie requérait six éléments essentiels : la bande des CHNOPS ; comprenez le carbone, l’hydrogène, l’azote (nitrogen en anglais), l’oxygène, le souffre et le phosphore. Rechercher la vie – extra-terrestre ou non – passe donc par la recherche de ces éléments indispensables, en vertu du principe du “follow the elements” évoqué par des chercheurs américains qui viennent de porter un sacré coup au CHNOPS.
Leurs recherches seront publiées dans Science Express et présentées en grande pompe jeudi 2 décembre à la NASA qui les a financées. Ces recherches portent sur le phosphore ou plutôt sur comment une bactérie terrestre s’en est affranchi, lui préférant l’arsenic. La bactérie en question a été appelée GFAJ-1 ; elle a été trouvée dans les sédiments du lac Mono, en Californie.
L’arsernic est un puissant poison pour la plupart des êtres vivants. En laboratoire, GFAJ-1 a reçu un régime très pauvre en phosphore, mais riche en arsenic. Selon les chercheurs, “l’arsenic a été incorporé dans les machinerie biochimique vitale : l’ADN, les protéines, les membranes des cellules”, en lieu et place du phosphore. Il faut noter que l’arsenic et le phosphore sont chimiquement très proches – ils sont placés l’un en dessous de l’autre dans la classification périodique des éléments – et c’est pour cette raison que, d’une part, la bactérie a pu remplacer l’un par l’autre et que d’autre part, l’arsenic est si dangereux pour les humains.
Pourtant la bactérie GFAJ-1 n’est pas une petite nouvelle, comme l’explique le professeur Ariel Anbar de l’Astrobiology Institute de la NASA :

“C’est une bactérie connue. Ce n’est pas un truc super nouveau, mais personne n’avait encore réalisé qu’elle pouvait faire ceci. Ce qui est nouveau ici, c’est que l’arsenic est utilisé comme bloc de construction pour un organisme”

Le “teasing” de la NASA avait laissé certains penser que la vie extra-terrestre avait enfin été découverte. En effet, l’organisme américain avait invité journaliste et spécialistes à “discuter d’une découverte majeure en exobiologie qui aura des conséquences sur la recherche de preuves de vie extra-terrestre”. Il n’en fallait pas plus pour que beaucoup s’enflamment…
Quel impact aura cette découverte majeure sur la recherche de vie ailleurs dans l’univers ? C’est encore difficile à évaluer, mais il est probable qu’elles changent de paradigme. Elles ne se feront plus qu’en fonction desCHNOPS, mais en intégrant que la vie puisse être différente ailleurs. Radicalement différente.

LeMonde.fr

[Blofeld]

L'Arsenic est aussi toxique pour l'homme parce qu'il attaque des molécules qui font déjà partie des constituants vitaux de son organisme. Ce constat n'empêche nullement la possibilité d'imaginer une biomolécule intégrant de l'arsenic. Par contre, dire que les le phosphore et l'arsenic ont des propriétés chimiques voisines juste parce qu'ils sont de la même colonne du tableau périodique, ça me laisse un peu sceptique. Avec l'arsenic on a des électrons dans les orbitales d qui ont des propriétés complètement différentes, donc ses interactions électroniques sont d'un mode différent (c'est un métalloïde).
Bref, le simple fait de substituer le phosphore par l'arsenic ne peut pas donner une biomolécule à mon avis, heureusement d'ailleurs, imaginons un peu les problèmes de biocompatibilité qu'on aurait si tous les éléments d'une même colonne étaient aussi facilement interchangeables !!!

[nico]

Ce constat n'empêche nullement la possibilité d'imaginer une biomolécule intégrant de l'arsenic. Par contre, dire que les le phosphore et l'arsenic ont des propriétés chimiques voisines juste parce qu'ils sont de la même colonne du tableau périodique, ça me laisse un peu sceptique.

Effectivement, c'est ce qu'ont fait ces bactéries, elles ont intégré l'arsenic faute de mieux (et non "préféré" comme le dit l'article du Monde). Le chimiste présent à cette conférence a expliqué que l'arsenic pouvait être un chaînon remplaçant le phosphore dans la chaîne ADN mais un chaînon faible (rendant donc la biomolécule moins viable), il a illustré son propos en plaçant un chaînon en papier aluminium placé dans une chaine en acier : la chaîne tenait sauf quand il a tiré dessus. Mais il a insisté sur le fait que cette faiblesse pouvait ne plus être un problème à des températures inférieures à cette que connait la vie terrestre actuelle et que ce phénomène de permutation était de ce point du vue à prendre en compte dans la recherche de traces de vie extraterrestre. Il y avait d'ailleurs aussi une scientifique exobiologiste, rattachée au projet Mars Science Laboratory (un robot et ses multiples instruments d'analyses) ils y chercheront l'arsenic sur Mars, comme élément potentiellement indicateur de la vie.

Toute cette présentation (très médiatisée, à l'américaine) a plutôt pour but de dire qu'il ne faut pas se borner à ce que l'on sait de la vie sur terre, et qu'elle peut se révéler plus différente qu'on le pense. J'avais déja entendu parler de chimie "organique" basée sur le silicium plutôt que le carbone, mais je pense qu'aucun chimiste n'a pu en faire la démonstration en labo, c'est que de la théorie. Il va falloir attendre la prochaine présentation de la NASA

En tout cas la scientifique qui a conduit les travaux était pas peu fière, et TRES enthousiaste. Un journaliste lui a demandé si elle avait découvert ça par hasard, elle a répondu d'abord qu'elle avait pas compris la question, et puis dans la foulée que si c'était bien ça la question, c'est qu'elle avait pas dû être assez clair ... c'était le but de ses travaux !!!
C'était cocasse !

[arazigh]

Toute cette présentation (très médiatisée, à l'américaine) a plutôt pour but de dire qu'il ne faut pas se borner à ce que l'on sait de la vie sur terre

Tout-à-fait . Le doute est scientifique !

[arazigh]

La bactérie qui aime l’arsenic pourrait révéler des “surprises”


[IMG]http://sciences.*****************/files/2010/12/bacterie.1291401768.jpg[/IMG]
C’était hier et la nouvelle a été abondamment relayée, y compris ici. Des scientifiques américains ont annoncé qu’ils avaient découvert qu’une bactérie pouvait se passer de phosphore et le remplacer par l’arsenic et intégrer ce dernier aux macromolécules qui sont les bases du vivant. Et ce dans des conditions bien précises : celles d’un laboratoire où la bactérie n’avait pas de phosphore à sa disposition mais de l’arsenic en quantité.
L’annonce de ces recherches et leur diffusion par la presse n’était prévue qu’à 20 heures, jeudi, mais un journal a brisé l’embargo, m’obligeant à publier plus tôt mon article sur le sujet. Je profite donc d’avoir un peu plus de temps pour revenir sur certains points et répondre aux questions posées dans les commentaires – parfois peu amènes ! – déposés par nos lecteurs.
La genèse de ces recherches. La genèse de ces travaux vient d’une hypothèse simple. L’arsenic et le phosphore sont très proches chimiquement, bien que le premier soit extrêmement nocif et le second indispensable à la vie. En vertu de cette proximité chimique, peut-on imaginer qu’une forme de vie ait la capacité d’utiliser l’arsenic à la place du phosphore ? Voila la question telle qu’elle a été posée.
L’historique du questionnement de ces chercheurs est détaillé dans cet article. La “première pierre” a été posée en 2008, lorsque ces chercheurs se sont demandé si la “nature avait aussi choisi l’arsenic”, titre d’une publication (.pdf) où figuraient les indices plaidant pour l’existence d’une vie, présente ou passée, qui aurait pu avoir pour base l’arsenic. Et c’est à partir de ces hypothèses qu’ont été menées les études sur la bactérie trouvée dans les sédiments d’un lac californien.
Les “précédents”. Plusieurs commentaires ont relevé qu’“une équipe française était arrivée à des résultats comparables”. Suivait un lien vers un articlesur cette découverte. Il fait référence à des recherches publiées en 2007 par une équipe de l’université de Strasbourg et ainsi résumées par Actualité environnement :

“Aucune bactérie capable de se développer dans un environnement contaminé par l’arsenic n’avait été à ce jour complètement caractérisée. (…) Or la bactérie H. arsenicoxydans présente la capacité de mettre en oeuvre des réactions d’oxydoréduction vis-à-vis de ce métalloïde et, en particulier, de le faire passer de son état le plus toxique As [III] à sa forme oxydée, beaucoup moins mobile et toxique As[V].”

Selon, Purificacìon Lopez, microbiologiste et directrice de recherches au CNRS, des bactéries ont des comportements encore plus étonnants dans un milieu riche en arsenic.

“On sait depuis des années que certaines bactéries tolèrent et utilisent l’arsenic. Elles peuvent tirer l’énergie nécessaire à leur métabolisme en utilisant l’arsenate [un ion négatif formé d’un atome d’arsenic et de quatre atomes d’oxygène].
Dans la réaction d’oxydo-réduction qui fournit de l’énergie à la bactérie, l’arsenate joue le rôle d’accepteur d’électron à la place de l’oxygène – l’accepteur d’électrons qu’utilisent nos cellules, par exemple. On trouve ce type de bactéries dans des milieux extrêmes, souvent très acides et riches en métaux, comme dans la mine de Carnoulès, dans le Gard.
Dans tous les cas, l’”utilisation” d’arsenic par la bactérie reste confinée à l’obtention d’énergie.”

La partie émergée de l’iceberg. Il n’avait jamais été prouvé qu’un être vivant pouvait intégrer l’arsenic à l’une de ses macromolécules. Mais la bactérie GFAJ-1 n’a utilisé de l’arsenic que parce qu’elle y a été forcée. A l’état naturel, elle préférera toujours le phosphore “car sa machinerie cellulaire y est mieux adaptée”, selon les mots de Mme Lopez.
Pour Paul Davies, l’un des auteurs de l’étude dont nous parlons, les recherches n’en sont qu’à leur début.

“Cet organisme a la capacité de se développer soit avec l’arsenic, soit avec le phosphore. C’est très particulier. (…) GFAJ-1 indique peut-être la direction vers des organismes encore plus invraisemblables. Le saint Graal serait un microbe qui ne contiendrait pas de phosphore du tout.
[Cette découverte] est la partie émergée d’un gros iceberg qui a la capacité d’ouvrir un nouveau domaine de la microbiologie.”

Des scientifiques circonspects. Maintenant que ces recherches sont publiées, c’est au tour d’autres équipes scientifiques de s’en emparer. Certains biologistes n’ont pas traîné pour faire part de leurs doutes.
Dans un article de la journaliste Elizabeth Pennisi (.pdf, lien payant) publié dans le même numéro de Science, deux des biologistes cités sont sceptiques. L’un, Barry Rosen, y voit des résultats plausibles, mais pour le convaincre, il faudrait que l’équipe américaine lui montre “une enzyme contenant de l’arsenic”. L’autre, Steven Benner, estime que “selon lui, les travaux publiés n’établissent pas” avec certitude que GFAJ-1 a remplacé le phosphore par l’arsenic dans son métabolisme.
Une opinion que partage Mme Lopez qui s’étonne que les données fournies soient “indicatives et sont démonstratives”. Pour la microbiologiste, les résultats fournis ne “démontrent pas complètement” que l’arsenic ait été incorporé aux cellules de la bactérie. Les analyses physico-chimiques effectuées sur la bactérie suggèrent que l’arsenic est bien présent, mais “il peut s’agir d’un artefact”.
Pourtant, estime Mme Lopez, il aurait été simple d’en avoir une preuve directe en extrayant l’ADN de la bactérie et en l’analysant par spectrométrie ce qui est “la chose la plus facile au monde”. Et, conclut-elle, “cette expérience ne figure pas dans le compte rendu de leurs recherches est suspect. Il se pourrait que l’on ait des surprises”.
A suivre…