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L'asymétrie « interstellaire » des molécules biologiques

Aurélie Dureuil

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L'asymétrie « interstellaire »  des molécules biologiques

Des acides aminés avec une majorité d'une forme d'énantiomère pourraient être présents à la surface des comètes.

© © ESA

L'étude de phénomènes se déroulant dans l'espace et celle de l'asymétrie des molécules ouvrent la voie à de nouvelles théories sur l'origine de la vie sur Terre.

L'origine de la vie sur Terre serait-elle cosmique ? La question passionne et ouvre la voie à des théories, des plus farfelues à celles reposant sur des faits scientifiques. Les résultats obtenus par plusieurs équipes françaises et publiés dans The Astrophysicals Journal Letters s'inscrivent dans cette deuxième catégorie. Les chercheurs du CNRS se sont penchés sur l'asymétrie des molécules biologiques et la source de cette asymétrie. Car deux molécules de composition identique peuvent être la symétrie l'une de l'autre dans un miroir sans pour autant pouvoir se superposer, comme les deux mains. On les appelle molécules chirales ou énantiomères de forme gauche (L) et de forme droite (D). Si cette propriété concerne la plupart des molécules biologiques, il s'avère dans les organismes vivants que les acides aminés sont toujours de forme L tandis que les sucres présents dans l'ADN sont uniquement de forme D. La question de cette prévalence d'une forme plutôt qu'une autre, appelée homochiralité, taraude les scientifiques qui émettent deux hypothèses. La première considère qu'un mélange racémique, c'est-à-dire contenant autant une forme que l'autre aurait permis l'apparition de la vie, puis l'homochiralité serait survenue au cours de l'évolution. La seconde fait intervenir l'environnement cosmique de la Terre. En effet, ce serait des grains de comètes et des météorites qui auraient apporté sur notre planète des acides aminés synthétisés de manière non racémique dans l'espace interstellaire. C'est cette théorie que viennent appuyer les travaux menés par les chercheurs du CNRS, notamment du laboratoire de Chimie des molécules bioactives et des arômes de l'Institut de chimie de Nice. Impliquée pour ses compétences en chromatographie en phase gaz et en spectrométrie de masse, l'équipe d'Uwe Meierhenrich, professeur dans ce laboratoire était associée avec celle de Louis Le Sergeant d'Hendecourt, directeur de recherche à l'Institut d'astrophysique spatiale, capable de créer une comète artificielle, et celle de Laurent Nahon du synchrotron Soleil pour la création d'une lumière spécifique.

« La lumière interstellaire pourrait être à l'origine de la présence d'un énantiomère en plus grande quantité dans les comètes », indique Uwe Meierhenrich. Une première collaboration avait permis en 2002 au laboratoire niçois d'isoler 16 acides aminés dans une comète créée artificiellement. « Pour synthétiser quelques grammes cométaires, des éléments tels que l'eau, l'oxygène, etc. sont condensés tout en étant irradiés par la lumière », précise le professeur. Les chercheurs eurent alors la surprise de trouver des acides aminés dans cette comète synthétisée au laboratoire avec une lumière neutre. Ces molécules étaient alors présentes dans un mélange racémique. Les chercheurs ont donc voulu savoir si des facteurs interstellaires pouvaient influer sur la synthèse d'une forme majoritaire. « Nous avons d'abord identifié une source d'asymétrie : la lumière », témoigne Uwe Meierhenrich. Dans les régions de formations d'étoiles massives, on trouve en effet un rayonnement ultra-violet polarisé circulairement. Certaines zones présentent de la lumière circulairement polarisée à droite et d'autres à gauche. « Nous nous sommes alors posés la question de savoir si cette polarité de la lumière pouvait être transférée vers nos acides aminés », détaille Uwe Meierhenrich. Et les résultats montrent que la lumière agit sur la synthèse des acides aminés. Ainsi, en fonction de la longueur d'onde et du sens de la polarisation, les chercheurs ont isolé l'acide aminé, alanine, parfois avec un excès supérieur à 1,3 % de sa configuration droite et d'autres fois avec un excès d'énantiomère gauche. « Ces résultats ont pu être observés grâce à un appareil de chimie analytique spécifique à notre laboratoire et qui permet de distinguer les énantiomères des acides aminés. Cela montre que les photons peuvent transférer leur polarité lors de la synthèse des molécules », conclut le professeur.

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