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Découverte d'un microbe vivant d'arsenic : la vie dépasse les frontières connues

7413 lectures / 5 commentaires02 décembre 2010, 23 h 35

Zone de recherche du lac Mono, centre de la Californie - Etats-Unis
© Mono lake committee

Des chercheurs financés par la NASA ont découvert le premier micro-organisme sur Terre capable de se développer et de se reproduire en utilisant un produit chimique hautement toxique : l'arsenic. Ce microbe, qui vit dans le lac Mono en Californie – USA, remplace le phosphore, que l'on croyait indispensable, par de l'arsenic dans le squelette de son ADN et d'autres cellules.

"La définition de la vie s'est étendue", a déclaré Ed Weiler, administrateur associé de la NASA à la Direction des Sciences de la mission au siège de l'agence à Washington. "Alors que nous poursuivons nos efforts pour rechercher des signes de vie dans le système solaire, nous devons penser de manière plus large, plus diversifiée et considérer la vie comme si nous ne la connaissions pas."

Cette découverte d'une biochimie alternative va modifier les manuels de biologie et élargir le champ d'application de l'exobiologie qui étudie les conditions de l'émergence de la vie sur Terre et dans les nouveaux systèmes planétaires découverts.

Carbone, hydrogène, azote, oxygène, phosphore et soufre sont les six composants de base de toutes les formes connues de la vie sur Terre. Le phosphore intervient dans une partie du squelette chimique de l'ADN et de l'ARN, ces structures qui portent les instructions génétiques de la vie. Le phosphore est également présent dans toutes les cellules où il sert de support au transport de l'énergie (adénosine triphosphate) et entre dans la composition des phospholipides qui forment toutes les membranes cellulaires. C'est pourquoi, cet élément chimique est considéré comme indispensable pour toutes les cellules vivantes.

Et pourtant... Un microbe parvient à s'en passer pour se développer tout en acceptant l'arsenic, un élément chimiquement similaire au phosphore, mais qui reste fortement toxique pour la plupart des formes de vie sur Terre. L'arsenic est notamment utilisé pour fabriquer des poisons violents et des gaz de combat.

"Nous savons que certains microbes peuvent respirer de l'arsenic, mais ce que nous avons trouvé c'est un microbe faisant quelque chose de nouveau : il construit des parties de lui-même à partir d'arsenic", a déclaré Felisa Wolfe-Simon, une astrobiologiste de la NASA et principale scientifique de l'équipe de recherche. "Si quelque chose sur Terre peut faire quelque chose de si inattendu, que peut bien faire la vie que nous n'avons pas encore découverte ?"

Image microscopique du GFAJ-1 se développant sur de l'arsenic. © NASA

Le microbe découvert récemment : la souche GFAJ-1, est un membre d'un groupe commun de bactéries, la Gammaproteobacteria. En laboratoire, les chercheurs ont cultivé avec succès ces microbes du lac via un régime alimentaire très maigre en phosphore, mais riche en arsenic. Lorsque les chercheurs ont retiré le phosphore pour le remplacer par de l'arsenic, les microbes ont malgré tout continué à croître ! Des analyses ultérieures ont montré que l'arsenic était exploité pour produire des blocs de construction de nouvelles cellules du GFAJ-1.

La question clé pour les chercheurs était de déterminer, lorsque le microbe était cultivé sur l'arsenic, si ce dernier était effectivement incorporé dans la machinerie des organismes biochimiques vitaux, comme l'ADN, les protéines et les membranes cellulaires. La réponse est inattendue mais positive !

L'équipe a choisi d'explorer le lac Mono, un bassin volcanique de 22 kilomètres de diamètre, en raison de sa chimie inhabituelle, en particulier sa forte salinité, l'alcalinité élevée, et ses niveaux élevés d'arsenic qui rendent le lieu peu propice à la vie. Ces caractéristiques chimiques s'expliquent en partie par l'isolement du lac Mono de ses sources d'eau douce pendant 50 ans.

Les résultats exceptionnels de cette étude aideront les recherches en cours dans de nombreux domaines, y compris l'étude de l'évolution de la Terre, la chimie organique, les cycles biogéochimiques et l'atténuation des maladies. Ces résultats ouvriront également de nouvelles perspectives en microbiologie et dans d'autres domaines de la recherche.

"L'idée d'une biochimie alternative pour la vie est commune dans la science-fiction", a déclaré Carl Pilcher, directeur de l'Institut d'astrobiologie de la NASA au Ames Research Center de Moffett Field, en Californie. "Jusqu'à présent, l'existence d'une forme de vie utilisant l'arsenic comme bloc de construction était seulement théorique, mais maintenant nous savons qu'une telle vie existe dans le Mono Lake."

Source

Discovery of "Arsenic-bug" Expands Definition of Life - NASA

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