Bioastronomie - Les briques du code génétique (II)

 

http://www.astrosurf.com/luxorion/bioastro-originevie2.htm

L'origine de la vie

Ecrit en collaboration avec le Pr Cyril Ponnamperuma, U.Maryland

Les briques du code génétique (II)

Quand nous passons de l'astronomie aux récentes découvertes de la biochimie, nous voyons immédiatement l'importance des acides nucléiques et des protéines présents dans toutes nos cellules. 

Pour rappel, en 1953 le biologiste américain James Watson et le physicien britannique Franck Crick[5] découvraient l’ADN, une macromolécule agencée sous la forme de deux séries antiparallèles de nucléotides en vis-à-vis. Chargée de transmettre le patrimoine héréditaire, le génome des êtres vivants, l’ADN compte parmi les plus grosses structures avec, chez l'homme, quelque 12 milliards d'atomes. Chaque maillon contient quatre bases azotées : l'adénine (A), la thymine (T), la guanine (G), la cytosine (C), plus un sucre simple et un acide phosphorique qui forment ses montants. La thymine et la cytosine forment de petites molécules hexagonales tandis que la guanine et l’adénine sont plus volumineuses, étant formées d’un hexagone lié à un pentagone.

Structures primaire et secondaire de l'ADN-b. Document Deerfiel.

La molécule d’ADN forme une double hélice inversée excessivement longue contenant chez l'homme environ 3 milliards de paires de nucléotides ou bases. Dix paires de nucléotides forment une spire de 2 nm de diamètre (2 millionièmes de millimètre) et de 3.4 nm de longueur. L’extension complète de l’ADN humain forme un fil de plus d’1.20 m de long qui tient à l’aise dans un centimètre cube au fond d’une éprouvette. Cette dimension n’est pas exceptionnelle. La longueur de l’ADN des oiseaux atteint 30 cm et celle de la grenouille peut atteindre 2.40 m ! 

En analysant les protéines, bases de l'édifice de la cellule et chevilles ouvrières du vivant (elles forment les parois, les enzymes, les anticorps, etc), on découvre de longues chaînes moléculaires fabriquées par la cellule. Le nombre d'acides aminés possible est lié à la combinaison des bases simples C, G, A, T ou U. Il existe en théorie 43, soit 64 acides aminés. Dans la réalité nous découvrons 20 acides aminés fondamentaux. Le plus simple est la méthionine (Met) seule combinaison de bases ou codon (AUG), jusqu'à l’arginine (Agr) et la leucine (Leu) formées de 6 codons.

Structure de l'ADN

La molécule d'ADN est constituée d'une très longue chaîne constituée de 3 milliards de paires de nucléotides ou bases. Chaque nucléotide se compose d'un acide phosphorique (P), d'un sucre (S) et de plusieurs bases : adénine (A),thymine (T), guanine (G) et cytosine (C). Les nucléotides forment ainsi une double hélice inversée qui s'enroule de nombreuses fois sur elle-même. La répétition de ces 4 lettres dans un ordre forme le matériel génétique d’un individu. La disparition d’un seul acide aminé de cette chaîne peut déclencher des maladies infectieuses, parfois héréditaires. Document ESG/MIT adapté par l'auteur.

 Tous les acides aminés ont une fonction acide (COOH) et amine (NH2) plus un radical, une molécule variable qui les différenciera. Ainsi donc, juxtaposés dans un ordre bien précis, nos 4 lettres qui forment l'alphabet de la vie nous donnent accès aux processus d'auto-réplication et de contrôle (dont la catalyse) des organismes vivants. C'est la mutation de cette structure simple qui aboutit au bout de 4.5 milliards d'années au premier ancêtre de l'homme.

L'anatomie de la cellule

Pour bien comprendre ce qu'est la vie et toute sa complexité, nous devons nous pencher sur son entité la plus simple, la cellule eucaryote, pour tenter de comprendre comment elle fonctionne et de quelle manière elle réagit face à son environnement.

Le sujet étant particulièremet vaste et complexe et sortant du cadre strict de la bioastronomie, je vous propose de consulter l'article suivant intitulé l'anatomie et les fonctions des cellules pour faire toute la lumière sur ce monde microscopique puis de revenir ici pour poursuivre votre lecture.

Différentes espèces de cellules. Ci-dessus à gauche, une colonie d'eubactéries fischerella (cyanobacteries). A droite, un embryon humain de 3 jours contenant 8 cellules. Ci-dessous deux magnifiques protozoaires : une chilodonella uncinata et une paramécie. Documents The tree of life, Emory Healthcare, Christian Frie/Institute of Biochemistry, CUL/CPPE.

Les propriétés de l'écosystème

Le plus important dans l'apparition de la vie ce sont les conditions physiques dans lesquelles évoluent les molécules. Si l'atmosphère n'a pas une température précise à l'instar de ce qui s'est passé sur Terre, il est fort peu probable que des molécules simples puissent subsister en dehors de la zone habitable (où de l'eau peut exister sous forme liquide). La vie n'aurait pu se maintenir sur une planète où les conditions physiques sont radicalement opposées à ce que nous connaissions sur Terre lorsqu'elle apparut. Il nous faudra donc plus tard étudier les atmosphères et les surfaces des principaux astres du système solaire pour y déceler d'éventuelles traces de vie extraterrestre.

Ce concept, fidèle au principe anthropique faible (et discutable) conduit à la conclusion qu'il est inéluctable que toute les formes de vie ont dû avoir une origine chimique commune.

Dernier chapitre

L'évolution chimique

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[2] Pour plus de détails lire en particulier F.Crick, Journal of Molecular Biology, 38, 1968, p367 - M.Shimizu, Journal of Molecular Evolution, 18, 1982, p297- C.de Duve, "Construire une cellule", De Boeck-Université, 1990 - H.Firket, “La cellule vivante”, PUF-Que sais-je ?, 989, 1992.



24/11/2007
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