Passage du Minéral au Vivant

Collège de France – Pr. Pierre-Alain Monnard – 9 septembre 2025

  • Diaporama : images satellites de la Terre primitive (NASA/NOAA), micrographies de protocellules artificielles (MPI Dortmund), spectrogrammes JWST d’exoplanètes.
  • Minéral ↔ molécule organique ↔ système biologique : 3 barrières clés :
    1) formation sélective de liaisons covalentes
    2) autoréplication
    3) évolution darwinienne
  • Chronologie : 4,54 Ga (Terre), 4,1 Ga (zircons δ¹⁸O biogène), 3,8 Ga (stromatolites, Nutman), LUCA ≈ 3,5-3,8 Ga (Weiss et al.).
  • Atmosphères réductrices/neutres, expériences Miller-Urey revisitées (Parker et al., 2011, PNAS).
  • Synthèse hydrothermale : olivine+CO₂, 400 bars/250 °C (McDermott et al., 2023, Nat. Commun.).
  • Microfluidique prébiotique : gradients pH–pCO₂ sur puce de silice (Baum et al. 2022, Lab Chip).
  • Phosphorimidazolides : polymérisation sur montmorillonite (Ferris 1996-2023).
  • Réplication RNA non enzymatique : systèmes R3C, ribozymes RNA-poly X-motif (Lincoln & Joyce 2009, Tjhung et al. 2020).
  • Réseaux chimie auto-catalytique: chemoton, autocatalyse croisée (Ashkenasy, 2014 ; Semenov, 2023).
  • Vésicules à acides gras (oleate, myristolate) : croissance-division sur 5 à 10 cycles (Zhu & Szostak, 2009).
  • Coacervats à peptides riches en arginine (Aumiller & Keating, 2016).
  • Protocellules hybrides (ADN-polymérase encapsulée, vésicules DOPC, Kamat & Devaraj, 2023).
  • RNA-world → ribosome : reconstruction peptidyl-transferase ribozyme 23S (Higgs & Lehman 2015).
  • Co-évolution métabolisme/génome : modèles FBA + sélection (Goldford 2018, Cell).
  • Thermodynamique hors-équilibre : adaptation dissipative (England 2013-2023).
  • δ¹³C ≈ –30 ‰ graphite 3,95 Ga (Tashiro 2017).
  • Microfossiles 3,4 Ga : filaments silicifiés (Alleon & Summons 2019).
  • Spectroscopie in-situ : NanoSIMS sur roches Apex chert (Wacey 2022).
  • JWST Cycle 3: TRAPPIST-1 (e, f) – biomarqueurs CH₄/CO₂.
  • ExoMars 2028 : analyse Oxia Planum.
  • Protocells-3D (H2027) : impression 3D protocellules réplicatives.
  • Open science : plateforme « Protobench » (GitHub).
  • Minéral → cycles catalytiques → protocellule → LUCA (schéma de synthèse visuel).
  • Message : « Science ouverte, données ouvertes ».
  1. Quelle est la taille minimale d’un ribozyme capable de se répliquer ?
  2. Comment distinguer une signature biotique d’un artefact abiotique ?
  3. Quelle est la durée de vie moyenne d’une protocellule artificielle ?
  4. Y-a-t-il des expériences en cours sur l’ISS ?
  5. Quelle part de contingence vs nécessité dans l’apparition du vivant ?
Discussion ouverte, possibilité d’afficher sondage Mentimeter.
  1. Sutherland, J. D. (2015). Nature Chem. 7, 301-303.
  2. Powner, M. W. & Sutherland, J. D. (2023). Chem. Rev. 123, 2341-2385.
  3. Krishnamurthy, R. (2023). Acc. Chem. Res. 56, 1987-1998.
  4. Szostak, J. W. (2024). Cold Spring Harb. Perspect. Biol. 16, a041335.
  5. Weiss, M. C. et al. (2018). Nat. Microbiol. 3, 572-577.
  6. … (Liste complète dans le PDF officiel)