Comment la vie est-elle apparue sur Terre ? Cette nouvelle étude apporte enfin un début de réponse

Si l’origine de la vie dépend intimement de l’eau liquide, qui favorise la concentration des molécules tout en les protégeant des rayonnements nocifs, les scientifiques cherchent encore comment les cellules vivantes sont véritablement apparues sur Terre. Une équipe de scientifiques vient de faire une découverte qui pourrait nous aider à comprendre comment les premières protocellules ont évolué pour donner la vie.

Les protocellules sans membrane d’Alexander Oparine

Le biochimiste Alexander Oparine avait déjà tenté d’expliquer l’apparition de la vie en suggérant que les premières cellules vivantes avaient évolué à partir de protocellules se présentant sous la forme de gouttelettes liquides. D’après lui, ces protocellules se seraient formées naturellement, sans membranes, en concentrant des substances chimiques produisant des réactions. C’est à partir de ce schéma mouvant que seraient apparues les premières cellules vivantes ainsi que la division cellulaire.

Tout aurait commencé avec des gouttelettes protocellulaires…

Un nouveau modèle pour l’origine de la vie ?

Dans leur étude publiée par la revue Nature Physics, les physiciens David Zwicker et Franck Jülicher du Max Planck Institute for the Physics of Complex Systems avec leurs collègues biologistes du Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics se sont inspirés des travaux d’Oparine pour émettre l’hypothèse que les cellules vivantes viendraient de gouttelettes protocellulaires chimiquement actives, capables de produire des molécules à partir du fluide dans lequel elles baignent.

Postulant que les gouttelettes protocellulaires pourraient encore se trouver dans nos organismes, les chercheurs ont étudié la physique de centres cellulaires appelés centrosomes, des organismes responsables de la division cellulaire animale qui agissent comme des gouttelettes. Le modèle de Zwicker est composé de centrosomes dont les réactions chimiques permettent de produire des protéines en continu à l’intérieur et à l’extérieur du cytoplasme liquide qui les entoure.

Un processus chimique complexe

Avant de s’agréger en gouttelettes, les molécules sont insolubles, mais une fois dissoutes dans le fluide, elles deviennent solubles avant de redevenir une nouvelle fois insolubles. L’inversion de l’état des gouttelettes proto-cellulaires peut intervenir sous l’influence d’une source d’énergie. D’après Zwicker, les protéines produites par les centrosomes peuvent changer d’état grâce à la lumière du soleil. Oparine pensait déjà que la lumière avait pu engendrer diverses réactions chimiques à partir des protocellules. Ici, le soleil agit comme moteur de la réaction chimique, faisant varier les molécules à l’intérieur et à l’extérieur des gouttelettes.

Le soleil favorise la réaction chimique et le changement d’état des gouttelettes

Les prémices de la division cellulaire

Les afflux et efflux de molécules perdurent jusqu’à ce que la gouttelette proto-cellulaire ait atteint une taille stable et cesse de grandir. Zwicker explique que les gouttelettes peuvent atteindre une taille comprise entre des dizaines et des centaines de micromètres, soit la même échelle que les cellules. Après avoir atteint une taille stable, les gouttelettes peuvent se diviser comme des cellules vivantes. Le surplus de molécules pousse la gouttelette à gonfler jusqu’à que l’élongation de sa forme soit telle qu’elle soit obligée de se diviser.

Une recherche inachevée

Passant de protocellules en cellules vivantes, puis en organismes plus complexes, la vie est un miracle qui a commencé il y a des milliards d’années. L’étude de Zwicker et Jülicher constitue une étape importante dans l’explication de l’apparition de la vie. Mais il reste encore beaucoup à faire pour comprendre d’où nous venons et de quoi nous sommes faits. Les chercheurs souhaiteraient désormais se concentrer sur le procédé ayant permis aux protocellules de transférer l’information génétique…