vendredi, 15 décembre 2017

Les toutes, toutes premières fois

Comment tout (ou presque) a commencé !

Luca : tout premier et dernier ancêtre commun

(votes : 14)
Loading ... Loading ...
Posté par fabrice
 

La terre primitive- 3,8 milliards d’années environ

Le monde de Luca

Connaissez-vous LUCA ? Peu de chances que vous l’ayez rencontré, car il a vécu il y a fort longtemps, voici près de 4 milliards d’années, alors que la Terre est  soumise à un intense bombardement de météorites et que la vie entame ses tout premiers pas. A l’évidence, au regard des circonstances et de sa précocité, LUCA n’est pas un être comme les autres.

Pour commencer, LUCA est un acronyme qui signifie Last Universal Common Ancestor. Il a donc la lourde responsabilité de se présenter comme l’ancêtre universel, le tronc commun à tous les êtres vivants depuis 4 milliards d’années environ (entre 4,1 et 3,6 milliards d’années).

Luca : l'ancêtre universel donnant naissance aux trois branches de la vie

Celui qui a donné naissance aux trois domaines de la vie :  les bactéries unicellulaires, les archées et les eucaryotes (1), dernière branche qui comprend tous les animaux, les plantes et donc nous-mêmes, les humains.

LUCA serait donc tout simplement notre plus ancien aïeul, ou le tout premier père de nos pères. Mais s’il fait partie de la famille, il faut bien avouer que nous le partageons autant avec les microbes,  la tulipe, la chauve-souris ou qu’avec notre voisin de palier !

LUCA laissera sa marque dans l’histoire

Que savons-nous de LUCA ? En réalité peu de choses directement. Vu l’ancienneté de la période, aucune trace de fossile ou même de gênes, évidemment. D’autant que LUCA est davantage une entité théorique qu’un être réel.

En revanche, l’analyse des protéines et des enzymes actuelles vont livrer indirectement ses secrets de fabrication et nos secrets de famille. En effet, le fait que des organismes aujourd’hui très différents produisent des protéines similaires milite en la faveur de l’existence de LUCA. Ainsi, en analysant les protéines issues de 420 organismes, les scientifiques ont découvert 5 à 11 % de structures universelles dont l’origine pourrait provenir de cet ancêtre universel (2). Ce sont ces traits génétiques communs qui aboutissent à LUCA, notre tout premier arrière grand-père !

La première union libre

Sans fossile, LUCA reste donc largement mystérieux, au point que certains scientifiques considèrent qu’il ne s’agit pas d’un organisme unique mais, comme on vient de l’évoquer, d’une collection d’organismes qui auraient mélangé leur matériel génétique au grès des possibilités.

Quoi qu’il en soit,  les avis convergent sur quelques traits de caractères. LUCA était probablement doté de plusieurs milliers de gènes (3). Il était pourvu de membranes mais celles-ci, peu élaborées (membranes isoprénoïdes), devaient être perméables. Cela aurait favorisé les échanges entre cellules.

Cellule eucaryote comportant de nombreux organites

Luca devait, comme cette cellule eucaryote, intégrer des organites, marque d’une complexité déjà importante.

Plus surprenant, il n’est pas exclu que LUCA soit déjà « équipé » pour une prise en charge de l’oxygène qui ne fera son apparition de manière significative dans l’atmosphère qu’un milliard d’années plus tard.

La fraicheur de la jeunesse !

Contrairement aux idées reçues, la vie primitive, à travers LUCA, aurait choisi les zones au climat modéré (inférieur à 50°C) car sa structure génétique basée sur l’ARN ne supporte pas les températures excessives (4). C’est donc à partir de micro-environnements relativement froids que LUCA se développera  pour occuper ensuite tous les océans de la planète.  Sans réelle concurrence, il évoluera en coopération avec d’autres organismes et se nourrira à la fois de nitrates et de carbone.

Etre primitif, LUCA devait mal contrôler la synthèse des protéines ordonnée par ses gênes aboutissant à une fabrication plus ou moins aléatoire des protéines. Un défaut de jeunesse en quelque sorte !

LUCA choisit l’ARN plutôt que l’ADN

En sait-on plus sur son fonctionnement génétique ? LUCA était probablement dépourvu d’enzymes nécessaires à la fabrication de l’ADN. Il a donc recours à l’ARN (4). Cela semble d’ailleurs conforme avec l’analyse de bons nombres de biologistes estimant que le modèle génétique des cellules primitives reposerait sur l’ARN et non pas comme actuellement sur l’ADN (voir encart). Ceci en vertu de ses propriétés permettant à la fois de stocker de l’information et de contrôler les réactions chimiques. Deux en un !

Ce monde d’ARN ne présente pas que des avantages. Il est plus instable et sensible à la chaleur ce qui explique que LUCA préfère les climats « froids ». Ses descendants utiliseront l’ADN, qu’ils emprunteront sans doute aux virus, molécule plus robuste, mieux à même de gérer la complexité et la diversité. Bref, ouvrant de nouveaux horizons !

Le moule du vivant

Si Luca est le moule de toutes les cellules et de tous les organismes présents et à venir sur la planète comme l’écrit Yves Paccalet (5), il n’en demeure pas moins qu’il ne sera pas immortel. Aux alentours de 2,9 milliards d’années, ce supra-organisme ou méta-organisme va se diviser en trois branches décrites plus haut.

Cette séparation s’effectue au moment où l’oxygène apparait dans l’atmosphère et probablement aussi lorsque les cellules intégrées prennent leur autonomie.

LUCA n’est pas le premier organisme vivant.  sans doute était-il accompagné d’autres formes de vie qui, elles, n’ont pas eu de descendants. Sa complexité (6) suggère que la vie a expérimenté auparavant de nombreux assemblages moléculaires pour aboutir à cet être déjà élaboré qu’est LUCA.

Chimère, au sens mythologique, c’est-à-dire une créature composite ou être unique ayant vraiment existé, LUCA reste le tronc commun à l’arbre de vie, notre aïeul absolu pour reprendre la formule de Yves Paccalet.


ADN et ARN : chacun son rôle !

Actuellement, l’ensemble du monde des vivants  repose sur un génome basé sur l’ADN (acide désoxyribonucléique). Comparé à l’ARN (acide ribonucléique), l’ADN est beaucoup plus stable et moins sensible à la chaleur en raison de sa structure plus robuste en double hélice. L’ADN permet donc d’évoluer dans divers milieux. Il favorise la complexité et l’apparition de grande variété d’organismes.

Schéma d'une molécule d'ADN

En simplifiant, on peut dire que l’ADN, prisonnier du noyau de la cellule, est aujourd’hui le gardien de l’information génétique qui sera traduite en protéines. L’ARN est son messager. Son rôle est de copier l’information de l’ADN et de la communiquer aux ribosomes qui vont la décoder et enclencher la synthèse des protéines. Un partage des tâches qui a fait ses preuves !


Le pouvoir prédictif de l’ADN  face aux maladies graves reste une chimère

Selon une étude américaine, publiée au 1er semestre 2012, portant sur 53 600 vrais jumeaux (monozygotes) dotés donc d’un génome identique, il apparaît illusoire de pouvoir prédire toutes les maladies graves qui se développeront chez un individu à la simple lecture de son capital génétique.

La preuve : à partir notamment d’information sur 24 maladies (cancers, maladies auto-immunes, cardiovasculaires et neurologiques), les chercheurs ont constaté que non seulement ces jumeaux n’affichent pas de similitude en terme pathologies mais qu’ils présentaient, face à ces maladies, les mêmes risques d’être affectés que le reste de la population.

Même si le séquençage du génome présente un intérêt comme par exemple dans les maladies dites génétiques ou pour évaluer les facteurs de risques, il apparaît clairement que l’exercice à ses limites, à la lumière de cette étude publiée dans la version on-line de la revue médicale Science Transnational Medicine (Pour en savoir plus ).

Décortiquer l’ADN en espérant  pouvoir prévoir les maladies que développera un individu et agir en conséquence semble beaucoup moins efficace qu’un bon diagnostic précoce et la mise en place de stratégies de prévention.

Identifier dans les gènes l’arme du crime, celle qui nous sera fatale, demeurera hors de portée probablement encore pour longtemps.

Publié le 21 mai 2012

1 – Les deux premières familles, bactéries unicellulaires ou eubactéries et les archées ou archaebactéries sont des procaryotes, c’est-à-dire des cellules ne comportant pas de noyaux aux propriétés moins élaborées que la troisième famille. Cette troisième famille constitue un groupe unicellulaire ou pluricellulaire plus évolué doté de noyaux. C’est notre famille.
2 – Travaux conduits par Gustavo-Caetano-Anollés de l’Université de l’Illinois (USA) – Le Monde des sciences – Luca : l’ancêtre universel – Mars 2012;
3 – Dossier« A la recherche de Luca » , portant sur le colloque organisé par la Fondation des Treilles regroupant d’illustres participants dont Christian de Duve, prix Nobel de médecine 1974 et auteur de « Poussières de vie : une histoire du vivant » -Ed. Fayard – 1996
4 – Etude conjointe de l’Université de Montréal et des chercheurs de Lyon et de Montpellier publiée en 2009, bouleversant les thèses sur les origines de la vie qu’on pensait jusqu’alors hyperthermophile. (article techno-science);
5 – Le grand roman de la vie – Yves Paccalet – ed. JCLattes- sept 2009;
6 – Les travaux menés par l’équipe de l’Université de l’Illinois (cf.2), portant notamment sur une structure de stockage de polyphosphate, considéré selon les auteurs comme le premier organite universel, démontrent que LUCA est plus complexe que les organismes les plus simples d’aujourd’hui.


A visionner pour mieux comprendre :

Le fonctionnement d’une cellule : de l’ADN à la protéine (sujet d’Universcience) :

Au coeur de la cellule, naissance d’une protéine

Ce sont les cellules de notre corps qui fabriquent les protéines essentielles à notre survie. Les plans de fabrication de ces protéines se trouvent dans l’A.D.N., dans le noyau des cellules. Ce film met en évidence la complexité des interactions entre gènes et protéines , au coeur de la cellule .


A lire pour aller plus loin :

  • Le grand roman de la vie – Yves Paccalet – ed. JCLattes- sept 2009;
    La philosophie d’un voyageur naturaliste, dans la lignée des matérialistes de l’Antiquité – Démocrite, Epicure et Lucrèce. En même temps, le merveilleux poème du déroulement de la vie sur la planète Terre depuis plus de quatre milliards d’années ; des premières bactéries aux dinosaures et aux australopithèques… Une invitation à la réflexion, à l’aube de ce XXIe siècle où la survie même de l’espèce humaine ne semble plus aussi assurée…
    Yves Paccalet a d’abord été philosophe. Il a embarqué pour le bout de monde afin de vérifier ses idées – par plaisir, par curiosité et pour écrire. Il en est revenu avec quelques expériences, peu de certitudes et beaucoup d’incertitudes. Les yeux remplis de merveilles, mais le sentiment que notre monde est fragile…
    Il tire, dans ce livre de sagesse, le bilan de ses recherches et de ses voyages. Il tente d’y mettre en ordre une philosophie originale, qu’il appelle (selon les circonstances) le « matérialisme ironique » ou le « matérialisme philosophique ». Il s’appuie, pour cela, sur les plus récentes découvertes de l’astrophysique, de la biologie, des sciences de l’évolution, de l’Histoire et de l’écologie. Il met en perspective les problèmes actuels de l’humanité et l’extraordinaire processus qui, depuis le Big Bang, a conduit jusqu’à notre espèce.
    En tentant de répondre aux trois questions essentielles de la science et de la philosophie : d’où vient l’univers ? D’où vient la vie ? D’où vient l’homme ?Yves Paccalet esquisse sa réponse à l’autre interrogation lancinante de notre temps : quel est notre avenir ?



Sur le même thème :

Ajouter un commentaire