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Les premiers acides aminés de la vie apportés par les météorites ?

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Dans deux météorites célèbres, celle d'Orgueil et celle de Murchison, une équipe de la Nasa a découvert parmi les acides aminés présents un excès de la forme dite gauche. Ce déséquilibre rappelle puissamment une caractéristique énigmatique de ces molécules qui forment les protéines de la vie terrestre, uniquement composées de formes gauches.

Un fragment de la météorite de Murchison et, dans le tube, un peu de matériel qui en a été extrait. © Argonne National Laboratory/Licence Commons

Les biochimistes ont une lancinante énigme à résoudre : l'asymétrie des acides aminés composant les protéines des êtres vivants. Lorsqu'un chimiste synthétise ce genre de molécules, il obtient en même quantité deux formes, qui sont l'image l'une de l'autre dans un miroir, comme une main droite et une main gauche. Cette propriété, qui découle simplement de la forme de la molécule, s'appelle la chiralité. On dit qu'un acide aminé est une molécule chirale et les formes gauche et droite sont des énantiomères. Chimiquement, il n'existe pas de différence de propriétés entre les deux. Il faut en appeler à la physique pour constater que l'une dévie une lumière polarisée vers la gauche et l'autre vers la droite. Les énantiomères sont ainsi soit lévogyres, soit dextrogyres. Le chimiste obtient en général un mélange des deux en quantités égales et qui est dit racémique.

La vie terrestre, contrairement au chimiste, a fait un choix et son mélange n'est pas du tout racémique. Tous les acides aminés sont lévogyres. La bactérie ou le séquoia, l'amibe ou le chimpanzé, le champignon ou la méduse, la mouche ou l'être humain, la limace ou l'algue bleue, ne connaissent que les acides aminés lévogyres. Et aucun chimiste ne peut donner d'explication...

L'hypothèse consensuelle est le fait historique. La vie terrestre est née comme ça. Elle est apparue en une seule fois ou du moins dans un milieu prébiotique homogène, et là ne se trouvaient que des acides aminés lévogyres. Mais pourquoi ? Par hasard peut-être ou pour une raison inconnue.

La clé de l'énigme est-elle astronomique ?

Depuis longtemps l'idée a été émise que l'explication pourrait se trouver dans l'espace. Un précurseur d'un acide aminé présent dans les protéines, la glycine, a été découvert par spectroscopie dans un nuage interstellaire. En 1969, une météorite est tombée sur le village américain de Murchison. Il s'agissait d'une chondrite carbonée (de type CM) et son analyse a révélé qu'elle contenait quelque 70 acides aminés dont 8 font partie des 20 qui composent les protéines de tous les êtres vivants terrestres. L'analyse a aussi décelé des purines et des pyrimidines, c'est-à-dire des molécules semblables à celles présentes dans l'ARN et l'ADN. Ces briques auraient donc pu servir à une chimie prébiotique.

Ces composants initiaux étaient-ils lévogyres ? Récemment, une équipe de chimistes de l'Argonne National Laboratory menée par Richard Rosenberg a découvert un mécanisme physique capable de produire dans le milieu interstellaire un mélange non racémique, sous l'action de rayons X et d'un champ magnétique.

Daniel Glavin et Jason Dworkin, du Goddard Space Flight Center (Nasa) ont abordé le problème sous un autre angle et réexaminé plusieurs météorites, dont celle de Murchison et celle d'Orgueil, tombée en 1864 dans ce village français du Tarn-et-Garonne. Cette dernière est également une chondrite carbonée mais de type CI, considéré comme plus primitif (par rapport à la formation des corps du système solaire).

L'analyse (par chromatographie) a révélé ce que l'on n'avait pas encore remarqué. L'un des acides aminés, l'isovaline, présente un excès important des formes lévogyres dans deux des météorites, précisément celles de Murchison et d'Orgueil. Ces excès sont respectivement de 18,5% (+/- 2,6) et de 15,2% (+/- 4,0). En revanche, dans deux chondrites de type CR, les plus primitives des météorites étudiées, aucune différence entre les deux énantiomères n'a été observée.

Pour les auteurs, ces résultats ne peuvent s'expliquer que par une longue exposition à des ultraviolets polarisés qui auraient forgé davantage une forme que l'autre. Daniel Glavin et Jason Dworkin estiment que ce déséquilibre a dû se produire durant une longue phase d'altération dans le corps massif dont la destruction a produit ces petits astéroïdes qui ont un jour rencontré la Terre. Selon eux, il est tout à fait possible que notre planète, au début de sa formation et de celle du système solaire, ait reçu de tels acides aminés majoritairement lévogyres. Les mécanismes chimiques à l'origine de la vie (comme la catalyse) auraient alors pu conduire à ne conserver que cette forme. Nous conserverions ainsi en nous, comme tous les êtres vivants de la Terre, la trace d'un phénomène physique qui a eu lieu quelque part autour du Soleil il y a plusieurs milliards d'années.