- Titre : Passage du Minéral au Vivant
- Objectif : Comprendre le passage de la matière inerte à la vie, via enzymes, cycles catalytiques, auto-organisation.
- Contexte scientifique : Décennies de recherches (fossiles, laboratoire, théories) sur l’origine de la vie.
- Conditions il y a 4 à 3,5 milliards d’années : atmosphère réductrice, sources hydrothermales, UV, impacts.
- Synthèse de molécules organiques simples (méthane, acide cyanhydrique, formamide).
- Expérience fondatrice sur la synthèse abiotique.
- Limites : conditions trop réductrices, absence de membranes.
- Acides aminés, nucléotides, lipides ; minéraux catalyseurs (argiles, fer, etc.).
- Synthèse de ribonucléotides en conditions hydrothermales.
- Stanley Miller & Harold Urey
- Jack Szostak (Harvard)
- John Sutherland (Cambridge)
- Tadashi Sugimoto (Tokyo Tech)
- Définition d’enzyme : catalyseur biologique.
- Spécificité, efficacité ; monde ARN (information + catalyse).
- Cycle auto-entretenu (ex: cycle de Krebs simplifié/cycle inversé : cf. Krishnamurthy, Ralser…)
- Théorie métacellules : systèmes capables de croissance/division.
- Réseaux chimiques auto-organisés, expériences récentes (Scripps, Max Planck…)
- Vésicules lipidiques spontanées ; modèles de proto-cellules (Szostak, Harvard 2024).
- Sélection naturelle de membranes stables.
- Günter Wächtershäuser
- David Deamer (membranes primitives)
- Pier Luigi Luisi (protocellules)
- Kate Adamala (biologie synthétique)
- Reproduction, évolution, métabolisme, auto-organisation.
- Différence entre chimie complexe et vie.
- Cycles catalytiques auto-entretenus.
- Transmission information (ARN → ADN → protéines).
- Sélection naturelle moléculaire.
- Stomatolites fossiles (3,5 Ga, Pilbara).
- Signatures isotopiques carbone (C-13/C-12), microfossiles, complexes datés et analyses de Pilbara, Groenland, etc.
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Projets et découvertes :
- Projet Tara Oceans (Silvia De Monte, IBENS-CNRS)
- Analyses isotopiques
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Projets: Origins CNRS/ENS (simuler des cycles dans des cheminées hydrothermales),
Mission Europa Clipper (NASA, océans glacés de la lune Europe),
Projet Tara Oceans (diversité microbienne), Micro-fluidique, modélisation IA (Max Planck, Pasteur…) - Questions sur l’homochiralité, compartimentation, vie artificielle (approches synthétiques et top-down).
- Carolyn Bertozzi, Morten Meldal, Barry Sharpless
- Rosalind Franklin, James Watson, Francis Crick
- Cecilia Ceccarelli, Marcelo Gleiser
- Mart Krupovic, Edith Heard, Markus Ralser, Joana C. Xavier, Thomas Lecuit, Jack Szostak, Krishnamurthy…
- Sources hydrothermales (Russell, Wächtershäuser…)
- Mares chaudes (lacs riches en carbonates/phosphore)
- Panspermie (rôle des météorites, cf Murchison 1969, acides aminés exogènes)
- Définition de la vie: événement ou continuum ?
- Cyclique vs informatif: métabolisme ou génome d’abord ?
- Modèles Max Planck (2025): co-évolution cycles métaboliques/génétique
- Projet Origins (CNRS/ENS), Europa Clipper (NASA), Projet Tara Oceans, Artificial Life Genesis (UE)
- Consortiums multi-labos (Sheref Mansy, Pier Luigi Luisi, etc.)
- Transition minéral → molécule organique → cycle catalytique → compartimentation → vie.
- Gradualité, complexification progressive.
- L’origine de la vie : un phénomène naturel, phénomène universel possible.
- Nécessité de la pluridisciplinarité (chimie, biologie, géologie, physique, IA…)
- Grands enjeux : vie ailleurs, biologie synthétique, IA, paléogénomique, astrobiologie…
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Comment savons-nous que la vie a commencé il y a 3,5 Mds d’années ?
Stromatolites, analyses isotopiques, datation radiométrique (Australie, Groenland). -
Cyclique versus information d’abord ?
Co-évolution moléculaire (Krishnamurthy, Szostak, Ralser…) -
Vie ailleurs ?
Expérience Europa Clipper (NASA), cycles hydrothermaux, signatures sur Mars/lune Europe. -
Rôle des IA dans l’origine de la vie ?
Simulation réseaux chimiques (Max Planck, Pasteur); conception d’expériences, détection d’environnements favorables.
Institutions à citer :
- ELSI (Earth-Life Science Institute, Japon)
- Origins Center (Pays-Bas)
- NASA Astrobiology Institute (USA)
- Harvard University / Cambridge / Scripps / Pasteur / IBENS-CNRS
- Jack Szostak, John Sutherland, David Deamer, Tadashi Sugimoto
- Cecilia Ceccarelli, Kate Adamala, Günter Wächtershäuser, Carolyn Bertozzi, Morten Meldal, Barry Sharpless
- Mart Krupovic, Edith Heard, Markus Ralser, Joana C. Xavier, Thomas Lecuit, Krishnamurthy, Silvia De Monte
- Sheref Mansy, Pier Luigi Luisi, Ramanarayanan Krishnamurthy, Thomas Lecuit