Expérience de Miller-Urey - Définition

Introduction

L'expérience de Miller (dite encore de Miller et Urey), destinée à mettre en évidence une éventuelle origine chimique de l'apparition de la vie sur Terre, consista à simuler les conditions supposées régner originellement après la formation de la croûte terrestre. Elle avait pour objectif de mettre à l'épreuve l'hypothèse d'Oparin et de Haldane, selon laquelle les conditions existant alors sur Terre auraient favorisé les réactions chimiques susceptibles de faire apparaître des composés organiques à partir de composés inorganiques. Considérée comme classique dans le domaine de l'origine de la vie, cette expérience fut menée en 1953 par Stanley Miller et Harold Clayton Urey à l'Université de Chicago.. Elle donna naissance au concept de « soupe primitive (ou primordiale) de la vie », qui a ensuite gagné en popularité.

L'expérience et son interprétation

L'expérience fait intervenir de l'eau (H₂O), du méthane (CH₄), de l'ammoniac (NH₃) et de l'hydrogène (H₂). Les substances sont enfermées dans un groupe de tubes de verre stériles connectés ensemble en boucle, avec un flacon à moitié plein d'eau liquide et un autre contenant une paire d'électrodes. L'eau liquide est ensuite chauffée pour provoquer l'évaporation, puis des étincelles sont déclenchées entre les électrodes pour simuler des éclairs à travers l'atmosphère de la Terre et la vapeur d'eau. Enfin, l'atmosphère est rafraîchie pour que l'eau se condense et retourne dans le premier flacon. Et le cycle redémarre.

À la fin de la première semaine d'opération continue, Miller et Urey observèrent qu'entre 10 et 15% du carbone à l'intérieur du système était alors sous la forme de composés organiques. 2% du carbone avait formé des acides aminés, dont treize des 22 qui sont utilisés pour fabriquer des protéines dans les cellules des organismes, avec une abondance de glycine. Des sucres, des lipides, et quelques composants des acides nucléiques se formèrent également, mais pas d'acides nucléiques entiers (ADN ou ARN). Comme il a été observé dans les expériences qui ont suivi, des énantiomères gauches dextrogyre et lévogyre se sont formés dans un mélange racémique. Mais cette expérience a aussi créé une substance qui serait un « cancerogène toxique » pour beaucoup d'organismes. Malgré leur toxicité, ces composés, dont le méthanal et le cyanure, sont des composants nécessaires pour les composés biochimiques importants, dont les acides aminés.

Les résultats de l'expérience Miller-Urey furent corroborés trois ans plus tard par d'autres expériences d'un groupe indépendant.

Critiques

En 2007, Le Figaro précisait que les modèles actuels d'atmosphère primitive tablent sur une atmosphère moins riche en hydrogène et plus riche en CO. Selon Louis d'Hendecourt (de l'Institut d'astrophysique spatiale d'Orsay), « dans ce cas, les expériences de Miller-Urey ne marchent pas ».

Cependant, pour Robert Pascal (Laboratoire Organisation moléculaire, évolution et matériaux fluorés, Montpelier) « on sait que sur la Terre primitive, de l'hydrogène se formait autour des sources hydrothermales. [Auparavant], on pensait que cet élément, très léger, s'échappait rapidement vers l'espace. Or, de récents calculs ont revu à la baisse l'agitation des molécules d'hydrogène dans la haute atmosphère primitive. Cet élément devait donc être présent en plus grande quantité, favorisant la synthèse d'acides aminés ».