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Posté par Adrien le Jeudi 08/12/2011 à 12:00
Une molécule clé de chimie prébiotique obtenue en laboratoire
De l'hydantoïne a été obtenue en laboratoire dans des conditions similaires à celles existant au sein des glaces interstellaires. C'est le résultat auquel viennent d'arriver des chercheurs de l'Institut d'Astrophysique Spatiale (CNRS, Université Paris-sud), du Centre de Biophysique (La biophysique est une discipline à l'interface de la physique et la biologie où les outils d'observations des phénomènes physiques sont appliqués aux molécules d'intérêt biologique.) Moléculaire (CNRS) et de la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA, est l'agence gouvernementale responsable...).

Issue de la condensation (La condensation est le nom donné au phénomène physique de changement d'état de la matière qui passe d'un état dilué (gaz) à un état condensé (solide ou liquide). On peut...) de l'urée et de l'acide (Un acide est un composé chimique généralement défini par ses réactions avec un autre type de composé chimique complémentaire, les bases.) glycolique présentes par ailleurs dans les météorites, l'hydantoïne, peut jouer le rôle de catalyseur (En chimie, un catalyseur est une substance qui augmente la vitesse d'une réaction chimique ; il participe à la réaction mais il ne fait partie ni des produits, ni des réactifs...) pour la formation de chaines peptidiques. Cette formation de proto-protéines peut avoir lieu dans des conditions adéquates, telles celles qui existaient dans les océans (Océans stylisé Ωcéans est un documentaire français réalisé par Jacques Perrin et Jacques Cluzaud dont le tournage a commencé en 2004 et produit en 2009.) de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse...) primitive, étape probablement essentielle à l'apparition de la vie (La vie est le nom donné :).Le milieu interstellaire (En astronomie, le milieu interstellaire est le gaz raréfié qui, dans une galaxie, existe entre les étoiles et leur environnement proche. Ce gaz est habituellement extrêmement ténu,...) contient de nombreuses molécules, en particulier organiques. Observées dans la phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) gazeuse par la radioastronomie (La radioastronomie est une branche de l'astronomie qui s'occupe de l'observation du ciel dans le domaine des ondes radio. C'est une science relativement jeune qui a fait...), ces molécules se condensent sous forme de glaces "sales" sur les grains de poussière dans les régions de formation d'étoiles. Ces nuages moléculaires denses évoluent en s'effondrant pour former étoiles, disques protoplanétaires, planètes et toutes sortes de débris comme les comètes et les astéroïdes.

L'hypothèse selon laquelle ces débris, en tombant à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière...) de la Terre, ont pu y amener eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les organismes vivants connus.) et matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe de l'espace et...) organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande classe de molécules à base de carbone : les composés organiques.) nécessaires à une activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces d'investigations...) prébiotique a été souvent discutée.Les glaces interstellaires peuvent être reproduites en laboratoire. Leurs spectres infrarouges, indiquant leur composition et leur abondance, sont alors enregistrés et comparés avec succès aux observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande participation des...) astronomiques. La simulation en laboratoire peut également prendre en compte les processus d'irradiation (L'irradiation, dans le domaine de la physique, est une émission de rayons (notamment lumineux) d'une particule; ou une propagation par rayonnement. Les...), en particulier dans l'ultraviolet (Le rayonnement ultraviolet (UV) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde intermédiaire entre celle de la lumière visible et celle des...), qui mènent à une photochimie très riche et à la fabrication dans ces glaces de nombreux composés chimiques permettant plus tard la formation d'acides aminés, lors de la phase de réchauffement de ces glaces, menant à un résidu organique complexe.


Comète Hale-Bopp avec en surimpression la formule chimique de l'hydantoïne. © N. Biver. LESIA.

A l'issue de ces simulations, des molécules bien précises comme l'urée et l'acide glycolique sont également formées, molécules déjà présentes dans les météorites. Or, en chimie organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande classe de molécules à base de carbone : les composés organiques.), la condensation de l'urée et de l'acide glycolique permet d'obtenir une molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus petite quantité de matière...) spécifique, l'hydantoïne (voir figure). Cette molécule a été détectée récemment dans les résidus organiques produits lors de ces simulations grâce à une collaboration étroite entre des chercheurs de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for...) d'Astrophysique (L’astrophysique est une branche interdisciplinaire de l'astronomie qui concerne principalement la physique et l'étude des propriétés des objets...) Spatiale à Orsay et du Centre de Biophysique Moléculaire (Orléans).

L'importance de ce résultat tient dans le fait que l'hydantoïne est connue pour être un catalyseur de formation de chaînes peptidiques, ce que les chimistes appellent des oligopeptides, qui peuvent être considérées comme des proto-protéines. Ainsi, dans les conditions anoxiques de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) primitive de la Terre et en présence d'eau liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.), la libération d'hydantoïne, en complément de nombreuses autres molécules organiques, permettrait de faciliter grandement la fabrication de proto-protéines, une hypothèse suggérée de manière théorique dans les années 1990 par A. Commeyras à Montpellier.

Ce résultat sur l'hydantoïne devrait permettre d'élaborer des scénarios expérimentaux visant à la production de ces oligopeptides par des processus physico-chimiques déterministes démarrant dans le milieu interstellaire et menant à l'apparition de proto-protéines dans les océans de la Terre primitive, une étape peut-être essentielle pour l'apparition de la vie.

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Source: CNRS-INSU