Les acides aminés dans les météorites

Dans deux météorites célèbres, celle d'Orgeuil et celle de Murchison, une équipe de la Nasa a remarqué que leurs acides aminés présentent un déséquilibre par l'excès de molécule chirale gauche. Cette chiralité gauche est pourtant propre aux êtres vivants.

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. L'analyse de météorites a confirmé cette thèse. Principalement l'analyse de la météorites de Murchison qui a révélé la présence de 70 acides aminés dont 8 faisant parti de la composition des protéines de tous les êtres vivants. Cette analyse a aussi décelé dans cette même météorites des purines et des pyrimidines, c'est-à-dire des molécules semblables à celles présentes dans l'ADN et l'ARN. Ces briques ont donc probablement pu servir à une chimie prébiotique.

De plus, une équipe de la Nasa a bien certifié que ces acides aminés ne provenaient pas d'une contamination terrestre grâce à la manière dont ils sont faites. En effet, le rapport isotopique du carbone dans l'échantillon a indiqué que les produits chimiques ne sont pas le résultat d'une contamination sur Terre.

La raison de cette certitude est que les acides aminés sur Terre sont constitués de variétés « gauche » et « droite » en quantités égales (racémique) or que les acides aminés trouvés dans les météorites sont une sorte de mélange des deux formes. Ainsi cela suggère que les acides aminés qui ont contribué à créer la vie sur Terre ont été apportés par des météorites qui ont été dérivées à partir des restes de comètes. Pourtant, ces 8 acides aminés dite essentiels sont identiques à ceux utilisés par la vie sur Terre. Ce qui amène donc à penser à l'éventualité que les constituants de la vie terrestres ont bien une origine cosmique . Cette idée est d'autant plus confirmée par le fait que la Terre primitive a été bombardée par des météorites qui ont bien entendu traversé un nuage moléculaire interstellaire. Or la glycine, un des acides aminés, entrant dans la composition des protéines de la matière vivante a été détectée dans les nuages interstellaires.

Une équipe de chimistes de l'Argonne National Laboratory mené par Richard Rosenberg a découvert un mécanisme physique capable d'expliquer cette excès de molécule chirale gauche. En effet, ce mélange non racémique (excès d'acides aminés gauche) peut être produit dans un milieu interstellaire sous l'action de rayons X et d'un champ magnétique. L'analyse par chromatographie a permit de découvrir quelque chose de primordiale. L'isovaline , un acide aminé, présente un excès important dans sa forme fauche dans deux des météorites analysée, celles de Murchison et d'Orgueil. Ces excès sont respectivement de 18, 5 % et 15, 2%. Pour des scientifiques, ces résultats ne peuvent s'expliquer par une longue exposition à des ultraviolets polarisés qui auraient forgé davantage que l'autre ; mais qu'il est tout à fait possible que notre planète, au début de sa formation et de celle du système solaire, ai reçu de tels acides aminés majoritairement de forme gauche. Les mécanismes chimiques à l'origine de la vie, tel que la catalyse auraient alors conservé cette majorité gauche. Tous les êtres vivants conservent donc la trace d'un phénomène physique qui a eu lieu il y a plusieurs milliards d'années.

Cette pensée est d'autant plus renforcée par la réalisation d'un excès de forme gauche (puis un excès de forme de droite) dans des conditions reproduisant celles de l'espace interstellaire. Cette réussite est du à une équipe dirigé par Louis d'Hendecourt, directeur de recherche CNRS à l'institut d'astrophysique spatiale (Université Paris-Sud). Ce résultat rend donc possible une origine « cosmique » de l'asymétrie des molécules biologiques sur Terre.

Deux hypothèses s'affrontent sur l'apparition du déséquilibre au niveau des formes des acides aminés. La première étant celle qui suppose que la vie serait apparue à partir d'un mélange contenant 50% d'un énantiomère et 50% de l'autre (mélange dit racémique) et que l'homochiraité, c'est-à-dire le fait que les acides aminés n'existent que sous la forme gauche et les sucres sous la forme droite, serait antérieure à l'apparition de la vie. La deuxième étant l'origine « cosmique ». Elle est consolidée par la présence d'excès en L sur certains acides aminés extraits dans des météorites. Suivant ce scénario, ces acides aminés auraient été synthétisés dans l'espace interstellaire de manière non racémique (non équitable) et véhiculés sur Terre par des grains cométaires et des météorites.

Pour renforcer cette hypothèse, les chercheurs ont reproduit en laboratoire des analogues de glaces interstellaires et cométaires. Les glaces ont été soumises, sur la ligne DESIRS,une ligne de lumière réunissant des caractéristiques précisent tels que la pureté spectrale, à un rayonnement ultra-violet « polarisé circulairement » (UV-CPL) . Ce rayonnement est censé mimer les conditions rencontrées dans certains milieux spatiaux. Lors du réchauffement de ces glaces, un résidu organique a été produit. Une analyse fine de ce mélange a révélé qu'il contenait un excès énantiomérique significatif d'un acide aminé chiral, l'alanine. L'excès étant supérieur à 1,3%, elle est comparable à celui mesuré dans les météorites primitives. Ainsi, les chercheurs sont parvenus à produire, dans des conditions interstellaires, des molécules « du vivant » asymétriques à partir d'un mélange ne contenant pas de substances chirales. C'est la première fois qu'une piste expliquant l'origine de cette asymétrie est démontrée par une expérience reproduisant une synthèse entièrement naturelle.

Ce résultat affirme l'hypothèse selon laquelle l'origine de l'homochiralité serait prébiotique et cosmique, c'est-à-dire réellement interstellaire. Selon ce scénario, l'apport de matière organique « cosmique » comportant un excès énantiomérique synthétisé grâce à un processus astrophysique asymétrique (ici, s'agissant d'un rayonnement UV-CPL) serait à l'origine de l'asymétrie des molécules du vivant sur Terre. Enfin, la nébuleuse solaire a probablement été constituée dans des régions de formation d'étoiles massives. En effet, dans de telles régions, un rayonnement infrarouge polarisé circulaire dans un même sens est observé. Si l'on s'appuie sur ces résultats, la sélection d'un seul énantiomère constatée sur Terre pour les molécules du vivant ne serait donc pas le fruit du hasard, mais bien celui d'un mécanisme physique déterminé.

L'équipe de recherche à la Nasa a classé les météorites en deux classes :

Le Murchison et météorites Murray ont été classés dans une catégorie contenant un mélange complexe d'acides aminés composée de plus de 70 différents types d'acides aminés.

Murchison et Murray sont largement considérées comme des morceaux d'un astéroïde, comme le sont presque toutes les météorites étudiés par les scientifiques.

Orgueil et Ivuna ont été classées comme ayant une composition beaucoup plus simple constitué principalement de deux acides aminés. Des arguments tend à penser qu'Orgueil et Ivuna sont dérivés d'une comète. En effet, les signatures des acides aminés dans Orgueil et Ivuna suggèrent que ces composés ont probablement été synthétisé à partir de composants tels que le cyanure d'hydrogène, situé au niveau des comètes tels que Hale-Bopp et Hyakutake. Ce qui justifie le fait que des réactions au sein composants de la comète ait peu engendrer l'apparition de ces deux acides aminés basiques.

Les scientifiques avaient tout d'abord cru qu'il fallait la présence d'une grande variété d'acides aminés afin former la vie, mais des recherches indiquent que seulement quelques types de ces produits chimiques sont nécessaires à la vie de se produire. Les chercheurs tendent à penser que la météorite d'Orgeuil auraient apportée tous les ingrédients de la vie sur Terre.

Les résultats de l'étude ont été publiés dans le numéro 27 février des Actes de l'Académie nationale des sciences. L'étude a été financée par la National Aeronautics and Space Administration spécialisée Centre de recherche et de formation en exobiologie au Scripps, l'Académie autrichienne des sciences, et de l'École de recherche Pays-bas pour l’astronomie.