CHIMIE La chimie aujourd'hui
Exploration de la nature
Nature et évolution
Chimie prébiotique
Comment la vie est-elle née sur la Terre ? Plus précisément, puisque de nombreuses molécules organiques, qu'on peut imaginer primordiales, existent dans l'espace interstellaire, quels sont les scénarios les plus raisonnables pour leur autoassemblage en biopolymères, puis en protocellules ?
Un pas important fut acquis lorsque Thomas Robert Cech (né en 1947) et Sidney Altman (1939-2022) démontrèrent l'existence de ribozymes : l'acide ribonucléique (ARN) est capable de catalyser sa propre réplication. Jack William Szostak (né en 1952) mit en évidence un catalyseur, tirant son énergie de l'adénosine triphosphate (ATP), capable de coupler entre eux des oligonucléotides. Le même auteur met en œuvre une évolution darwinienne in vitro : l'application d'une pression de sélection à des populations d'acides nucléiques ou de peptides montre que l'aptitude d'une structure polymérique à remplir une fonction donnée est d'autant meilleure que la structure est plus complexe. Albert Eschenmoser (né en 1925) pose l'hypothèse qu'à l'origine de la vie d'autres polymères que l'ARN ont pu être impliqués. Ayant synthétisé un analogue de l'ARN basé sur le thréose, sucre d'obtention prébiotique semble-t-il plus aisée que le ribose, il a ouvert une voie de recherche prometteuse.
De façon complémentaire, les chimistes s'interrogent sur la formation des protocellules biologiques. Celles-ci effectuent une compartimentation, par inclusion de biomolécules à l'intérieur de vésicules délimitées par des membranes. Ces dernières, comme le montra Pier Luigi Luisi (né en 1938), peuvent être formées d'acides gras issus de micelles en milieu aqueux. Par ailleurs, des plaquettes d'argiles, telles que la montmorillonite, présentes sur la Terre primitive par lessivage de roches volcaniques, ont pu jouer un rôle dans l'élaboration d'ARN à partir de nucléotides activés ; puis dans la constitution de vésicules, incorporant de l'ARN en leur sein.
De tels axes de recherche, loin de la fantaisie débridée d'une science-fiction, sont le fait d'une science rigoureuse qui travaille à dérouler à l'envers le film de l'évolution chimique, avant qu'une évolution biologique ne prenne le relais.
Chimie des substances naturelles
La dénomination est transparente : il s'agit d'élucider la structure des molécules présentes dans les êtres vivants, au sein des végétaux surtout ; d'étudier leurs interrelations, en les regroupant par familles, comme celle des terpènes, au squelette hydrocarboné, ou celle des alcaloïdes, azotés ; d'étudier aussi leurs interactions, qui vont de la communication à la guerre (chimiques).
Vue à travers le prisme de la motivation des chercheurs, cette discipline rigoureuse et d'instrumentation lourde pérennise l'histoire naturelle qui fut, au xviiie siècle principalement, à l'origine de la science moderne. Elle nourrit la pharmacologie, 60 % des médicaments vendus aujourd'hui provenant de substances naturelles. Elle initie ses pratiquants à une nature toute darwinienne, loin de l'image simpliste de « la santé par les plantes ». Pour devenir médicament, toute substance dotée d'une activité biologique nécessite une adaptation, pour en réduire la toxicité et en extirper des effets secondaires néfastes. Cela exige la synthèse de bon nombre de variantes et d'analogues, au sein des laboratoires de l'industrie pharmaceutique. Mais la chimie des substances naturelles ne se restreint pas à cette application, en dépit de son importance, sociale et économique.
Par exemple, elle ouvre à la taxonomie des espèces vivantes. À cet égard, l'actuelle réduction de la biodiversité est préoccupante. De[...]
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Écrit par
- Pierre LASZLO : professeur honoraire à l'École polytechnique et à l'université de Liège (Belgique)
Classification
Médias
William Knowles, Prix Nobel de chimie 2001
Gerry Penny/ EPA
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