{"id":3344,"date":"2016-04-11T10:15:39","date_gmt":"2016-04-11T08:15:39","guid":{"rendered":"https:\/\/www-new.ias.u-psud.fr\/?p=3344"},"modified":"2026-09-15T17:54:18","modified_gmt":"2026-09-15T15:54:18","slug":"une-voie-de-formation-prebiotique-du-ribose-la-reaction-de-formose-naturelle-en-laboratoire","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.ias.u-psud.fr\/index.php\/2016\/04\/11\/une-voie-de-formation-prebiotique-du-ribose-la-reaction-de-formose-naturelle-en-laboratoire\/","title":{"rendered":"Une voie de formation pr\u00e9biotique du ribose : la \u00ab r\u00e9action de formose \u00bb naturelle en laboratoire"},"content":{"rendered":"\t\t
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Une voie de formation pr\u00e9biotique du ribose : la \u00ab r\u00e9action de formose \u00bb naturelle en laboratoire<\/h1>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t
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L\u2019exp\u00e9rience MICMOC, d\u00e9marr\u00e9e en 2003 \u00e0 l\u2019IAS et destin\u00e9e \u00e0 tenter de coupler astrochimie et astrobiologie, vient de d\u00e9boucher sur un r\u00e9sultat majeur et surprenant : la formation pr\u00e9biotique de la mol\u00e9cule de ribose, une mol\u00e9cule clef dans la composition de l\u2019ARN consid\u00e9r\u00e9 comme le premier mat\u00e9riel g\u00e9n\u00e9tique connu chez tous les \u00eatres vivants.\u00a0<\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\n<\/div>\n\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t

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La chimie pr\u00e9biotique a ceci de particulier qu\u2019\u00e0 l\u2019inverse de la chimie de synth\u00e8se r\u00e9alis\u00e9e par un chimiste, elle doit se d\u00e9rouler de mani\u00e8re non-dirig\u00e9e, par voie de simulations qui prennent en consid\u00e9ration des conditions initiales plausibles \u00e0 la formation et \u00e0 l\u2019\u00e9volution de mol\u00e9cules pr\u00e9biotiques. Depuis une dizaine d\u2019ann\u00e9es, l\u2019exp\u00e9rience MICMOC (Figure 1) de l\u2019\u00e9quipe \u00ab\u00a0Astrochimie et Origines\u00a0\u00bb de l\u2019IAS, en \u00e9troite collaboration avec des chimistes analytiques de l\u2019Institut de Chimie de Nice, \u00e9tudie la photochimie et la thermochimie de glaces en laboratoire, analogues des glaces interstellaires et com\u00e9taires, dont la composition est assez bien connue par les observations astronomiques. De nombreuses mol\u00e9cules pr\u00e9biotiques telles que des acides amin\u00e9s ont \u00e9t\u00e9 mis en \u00e9vidence dans les r\u00e9sidus organiques issus de ces glaces.<\/p>

Tout r\u00e9cemment, l\u2019obtention de deux mol\u00e9cules, le glycolald\u00e9hyde (2 atomes de carbone), un pr\u00e9curseur des sucres et surtout du glyc\u00e9rald\u00e9hyde (3 atomes de carbone), le premier sucre de la famille des oses, a permis de mieux cerner le potentiel pr\u00e9biotique des simulations conduites \u00e0 l\u2019IAS. En effet, la pr\u00e9sence dans une m\u00eame simulation de pr\u00e9curseurs de prot\u00e9ines (les acteurs du m\u00e9tabolisme) et de deux sucres impliqu\u00e9s dans la formation du ribose (pr\u00e9curseur du mat\u00e9riel g\u00e9n\u00e9tique originel) questionne sur l\u2019impact de ces mat\u00e9riaux sur la chimie pr\u00e9biotique \u00e0 la surface d\u2019une plan\u00e8te tellurique telle que la Terre dans son \u00e9poque primitive.<\/span><\/p>

Un nouveau pas, plus significatif, vient maintenant d\u2019\u00eatre franchi, toujours en suivant le m\u00eame protocole exp\u00e9rimental de simulation de glaces interstellaires\u00a0: la d\u00e9tection de ribose (Figure 2), mol\u00e9cule utilis\u00e9e dans le squelette de l\u2019ARN, ainsi que de toute une famille de sucres de structure comparable, vient d\u2019\u00eatre r\u00e9alis\u00e9e \u00e0 l\u2019Institut de Chimie Nice en utilisant la technique tr\u00e8s sensible et s\u00e9parative de la chromatographie en phase gazeuse bidimensionnelle, coupl\u00e9e \u00e0 la spectrom\u00e9trie de masse \u00e0 temps de vol. Les \u00e9chantillons, produits \u00e0 l\u2019IAS par l\u2019exp\u00e9rience MICMOC (Figure 3) et tenant compte d\u2019une approche li\u00e9e \u00e0 l\u2019astrophysique de laboratoire, ont \u00e9t\u00e9 soigneusement conserv\u00e9s sous atmosph\u00e8re d\u2019argon et envoy\u00e9s \u00e0 Nice pour analyse.<\/span><\/p>

Il s\u2019agit l\u00e0 de la premi\u00e8re synth\u00e8se r\u00e9ellement pr\u00e9biotique du ribose, \u00e9tant entendu que cette mol\u00e9cule a \u00e9t\u00e9 recherch\u00e9e par d\u00e9faut et non synth\u00e9tis\u00e9e par le chimiste. Comme dans l\u2019exp\u00e9rience de Stanley Miller (1953), l\u2019exp\u00e9rimentateur n\u2019a \u00e9labor\u00e9 qu\u2019un protocole op\u00e9rationnel plausible et la synth\u00e8se mol\u00e9culaire a suivi une voie totalement naturelle, donc, par d\u00e9finition, pr\u00e9biotique. Mais la grande originalit\u00e9 de ce r\u00e9sultat va bien au-del\u00e0 de la production de ribose. En effet, la diversit\u00e9 des sucres observ\u00e9s dans l\u2019analyse et leur abondance extr\u00eamement importante (en valeur absolue) sugg\u00e8rent la pr\u00e9sence d\u2019une r\u00e9action chimique insolite qui survient de mani\u00e8re non dirig\u00e9e et donc naturelle, la r\u00e9action dite \u00ab\u00a0de formose\u00a0\u00bb. Cette r\u00e9action, d\u00e9crite en 1861 par le chimiste russe Alexandre Boutlerov, est bien connue des chimistes pr\u00e9biotiques, qui ont toujours recherch\u00e9, sans succ\u00e8s, une telle voie de synth\u00e8se naturelle des sucres. En effet, cette r\u00e9action n\u00e9cessite une pr\u00e9paration soign\u00e9e et, dans la voie suivie par Boutlerov, l\u2019usage d\u2019un catalyseur basique fortement concentr\u00e9, une voie de r\u00e9action injustifiable sur un plan pr\u00e9biotique. La r\u00e9action de formose observ\u00e9e dans l\u2019\u00e9volution de ces glaces en laboratoire est, elle, due \u00e0 la polym\u00e9risation par r\u00e9action en cha\u00eene du formald\u00e9hyde lib\u00e9r\u00e9 dans la sublimation des glaces lors du r\u00e9chauffement progressif de l\u2019\u00e9chantillon, utilisant le glycolald\u00e9hyde et le glyc\u00e9rald\u00e9hyde pour produire, par une r\u00e9action autocatalytique, une cascade de produits, dont le ribose. Pas de catalyseur basique dans cette r\u00e9action, celui-ci \u00e9tant possiblement remplac\u00e9 par la pr\u00e9sence d\u2019\u00e9lectrons solvat\u00e9s dans la glace irradi\u00e9e et mobiles lors de la sublimation de celle-ci. La r\u00e9action observ\u00e9e diff\u00e8re aussi de la r\u00e9action de Boutlerov en ce que, contrairement \u00e0 celle-ci, elle produit beaucoup de ribose, une mol\u00e9cule tr\u00e8s peu pr\u00e9sente dans la r\u00e9action originale. <\/span><\/p>

Finalement, la pr\u00e9sence d\u2019aldopentoses tels que l\u2019arabinose,\u00a0 le thr\u00e9ose et le lyxose, mais aussi la pr\u00e9sence de glyc\u00e9rald\u00e9hyde, montre bien les nombreuses possibilit\u00e9s qui s\u2019offrent \u00e0 la chimie pr\u00e9biotique avant (ou parall\u00e8lement \u00e0) la synth\u00e8se de l\u2019ARN, qui serait le pr\u00e9curseur du mat\u00e9riel g\u00e9n\u00e9tique dans l\u2019hypoth\u00e8se du \u00ab\u00a0monde \u00e0 ARN\u00a0\u00bb, formul\u00e9e il y a 30 ans par Walter Gilbert. Ces sucres pourraient \u00eatre \u00e0 l\u2019origine de nombreux acides nucl\u00e9iques autres que l\u2019ARN, le seul utilis\u00e9 par la vie actuelle pour des raisons qui restent \u00e0 \u00e9lucider.<\/span><\/p>

La\u00a0 mise en \u00e9vidence d\u2019une r\u00e9action autocatalytique naturelle menant \u00e0 la production de ribose peut \u00eatre consid\u00e9r\u00e9e comme une avanc\u00e9e importante en chimie pr\u00e9biotique, obtenue dans des conditions physico-chimiques compatibles avec celles connues dans les com\u00e8tes par exemple. Elle propose un \u00e9l\u00e9ment de r\u00e9ponse en ce qui concerne l\u2019apport exog\u00e8ne de mat\u00e9riaux pr\u00e9biotiques \u00e0 la surface de la Terre primitive.\u00a0 Il reste maintenant \u00e0 comprendre les voies de l\u2019\u00e9volution chimique en environnement plan\u00e9taire qui ont men\u00e9 \u00e0 l\u2019ARN que nous connaissons dans tous les syst\u00e8mes vivants actuels.<\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\n<\/div>\n\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t

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Figure 1\u00a0: vue de l\u2019ensemble de l\u2019exp\u00e9rience MICMOC men\u00e9e \u00e0 l\u2019IAS. Le cryostat (pi\u00e8ce verticale au centre) permet de d\u00e9poser sur une fen\u00eatre refroidie \u00e0 l\u2019azote liquide, un m\u00e9lange gazeux qui va former une couche de glaces. Une lampe \u00e0 plasma produit une puissante lumi\u00e8re ultraviolette qui permet d\u2019activer des r\u00e9actions chimiques dans ces glaces. Le r\u00e9chauffement de la glace en fin d\u2019exp\u00e9rience m\u00e8ne \u00e0 un r\u00e9sidu organique qui sera extrait, conserv\u00e9 et analys\u00e9 \u00e0 l\u2019Institut de Chimie \u00e0 Nice.<\/span><\/em><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\n<\/div>\n

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Figure 2\u00a0: Repr\u00e9sentation sch\u00e9matique du D-ribose, mol\u00e9cule chirale qui se pr\u00e9sente sous deux \u00e9nantiom\u00e8res, droits (D) et gauche (L). <\/em><\/p>

La synth\u00e8se actuelle dans MICMOC conduit\u00a0 \u00e0 un m\u00e9lange rac\u00e9mique des deux \u00e9nantiom\u00e8res (D=L).<\/em><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\n<\/div>\n

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Figure 3\u00a0: R\u00e9sidus organiques produits par l\u2019exp\u00e9rience MICMOC et vus \u00e0 travers un microscope visible. <\/span><\/em><\/p>

L\u2019image repr\u00e9sente environ 3×3 mm (\u00a9 P.Modica).<\/span><\/em><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\n<\/div>\n

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Contacts<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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R\u00e9f\u00e9rents (scientifiques et techniques) <\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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Louis Le Sergeant d’Hendecourt, ldh @ ias.u-psud.fr<\/a>, 0613162538<\/span><\/p>

Pierre de Marcellus, pierre.demarcellus @ ias.u-psud.fr<\/span><\/a><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t

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R\u00e9f\u00e9rences<\/h2>\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t
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C. Meinert, I. Myrgorodska, P. de Marcellus, T. Buhse, L. Nahon, S. Hoffmann, L. Le Sergeant d’Hendecourt, U.J. Meierhenrich, \u00ab\u00a0Ribose and related sugars from ultraviolet irradiation of interstellar ice analogs\u00a0\u00bb, Science<\/a>, 352, 208-212 (2016)<\/span><\/p>\t\t\t\t\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t\t\t<\/div>\n\t\t","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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