Le laboratoire de catalyse chimique de l’Institut de sciences et d’ingénierie supramoléculaire s’intéresse à l’origine de la vie sur terre depuis 2016. Une thématique devenue centrale ces six derniers mois avec deux publications dans Nature Ecology & Evolution. La dernière, parue le 23 avril 2018 a permis aux chercheurs de montrer que le fer avait un rôle central dans la construction de biomolécules à partir du CO2 avant l’apparition de la vie sur terre.
27/04/2018
intéressés à la fixation du CO2 avant
l’apparition de la vie. Photo DR
Depuis 60 ans, les chimistes cherchent à comprendre comment les molécules de la vie ont été construites de manière spontanée. La molécule de base que la vie utilise pour construire sa biochimie est le dioxyde de carbone (CO2). « Les chimistes ont toujours cru que le CO2 n’était pas assez réactif pour construire des molécules dans l’eau », explique Joseph Moran qui est parvenu avec son équipe à prouver le contraire en étudiant la voie de Wood-Ljungdahl. Pensée comme une des plus anciennes parmi celles existantes pour fixer le CO2, cette voie est un ensemble de réactions biochimiques utilisées par certaines bactéries et archées.
La voie de Wood-Ljungdahl permet pour certains organismes primitifs, la production d’acétate et de pyruvate à partir de CO2. Ils composent ainsi la « matière première » biologique (la synthèse de lipides se fait à partir d’acétate, et le pyruvate est précurseur des sucres.) En tentant de remonter à l’origine de cette voie, les chercheurs se sont rendus compte que les enzymes qui catalysent les réactions possèdent des métaux de transition comme le fer, le nickel ou le cobalt. Or ces enzymes n’étaient pas présentes avant l’apparition de la vie. « Notre hypothèse était donc que ces métaux pouvaient réaliser la catalyse seuls. »
Le fer, un réactif dans les métabolismes primitifs
Côté méthode : « Nous avons fait réagir du fer, du nickel et du cobalt avec du CO2 dans de l’eau salée, par soucis de réalisme car c’est le seul solvant qui selon nous existait sur terre à cette période. La séquence où la réaction se fait le plus facilement est celle avec le fer qui fixe le CO2 à l’acétate et au pyruvate. » L’expérience montre ainsi que les enzymes ne feraient qu’accélérer une réaction déjà existante avant l’apparition de la vie sur terre.
« Cela nous donne un point de départ pour voir comment les molécules de la biochimie ont été créées. » L’étude précédente « Metals promote sequences of the reverse Krebs cycle » concernant le cycle de Krebs, avait déjà montré le rôle important du fer dans les réactions. « Il est probable que ce dernier soit un catalyseur ou un réactif dans les métabolismes primitifs. » Prochaine étape pour les chercheurs : Comprendre comment le métabolisme s’est autocomplexifié.
Marion Riegert
