Le contexte Les premières réactions Vers les molécules du vivant Apparition de l'ARN ARN, protéines et ADN Propriétés des molécules organiques Vers la cellule

Avant la vie...   Vers les molécules du vivant L'accumulation des premières molécules organiques va favoriser leurs rencontres et la formation de composés plus complexe par association. C'est donc principalement dans les milieux très concentrés en ces molécules que ces synthèses ont eu lieu. Ainsi les mares, les lacs et même les flaques ont joué un rôle non négligeable dans l'apparition de la vie ! De même certaines substances minérales ont favorisé des réactions. L'argile par ses propriétés physico-chimiques a facilité la polymérisation de certaines molécules. D'autres substances ont joué le rôle de catalyseurs. N'oublions pas que ce sont des milliards de milliards de molécules qui ont pu interagir ensemble grâce à l'agitation des eaux, et ce, pendant des dizaines de millions d'années. Mais malgré l'infinité des combinaisons possibles la formation de molécules plus complexe restait trop aléatoire. Apparition de l'ARN Seule une molécule permettant de diriger la formation d'autres molécules complexes a pu ouvrir la voie à de nouvelles réactions et combinaisons qui peu à peu ont permit l'apparition des protéines, glucides et lipides. Cette molécule, c'est l'ARN. Parmi les molécules formées dans la soupe primitive, apparaît l'AMP, une association entre l'adénine (une base azotée), un ribose (un sucre) et un pyrophosphate inorganique (Pi). Ce dernier a d'ailleurs dû jouer un rôle dans la formation et l'accrochage du ribose à l'adénine. L'association adénine et ribose est appelée Adénosine et forme un nucléoside (qui est le composant de base des acides nucléiques). Une fois l'AMP formé, par addition avec 2 autres pyrophosphates, il y a formation d'ATP. Cet ATP possède les caractéristiques des thioesters (il échange de l'énergie, en libérant un pyrophosphate, contre une molécule d'eau) mais il peut aussi former de longues chaînes, permettant de créer une réserve stable de pyrophosphates, par polymérisation : ATP + ATP -> ATP-AMP + Pi ATP + ATP-AMP -> ATP-AMP-AMP + Pi etc... Cette chaîne ATP-AMP-AMP-AMP-AMP... est plus connue sous le nom de PolyA. Peu à peu d'autres bases azotées sont apparues dans la soupe primitive au hasard des réactions : cytosine, uracile, guanine, et autres... Possédant les mêmes propriétés que l'adénine, ces bases ont formé du CMP, UMP, GMP et autres... qui se sont insérés naturellement dans les PolyA, formant ainsi un ARN primitif. A ce stade l'ARN ne possède encore aucune information, ce n'est qu'une succession de nucléotides. Parmi les bases azotées formées seules la guanine, la cytosine, l'uracile et l'adénine ont été conservées. Sûrement car ces molécules pouvaient se lier entre elles : La (G) se lie à la cytosine (C), l'uracile (U) à l'adénine (A), se protégeant mutuellement des dégradations. Cette propriété, en plus de stabiliser la molécule d'ARN, a permit à celle-ci de se replier sur elle-même : certaines séquences étaient complémentaires d'autres et se liaient entre elles. ......A-G-C-A-U-U-A-G-C........           | | | | | |          : ......C-A-G-U-A-A-U-C-U........ Ces repliements en boucle permettent l'apparition de nouvelles propriétés : une meilleur résistance à la dégradation par exemple mais surtout la possibilité d'une réplication de la molécule avec la formation d'un second brin complémentaire du premier. En effet, imaginons une molécule d'ARN dont une extrémité se replie. De nouvelles bases vont pouvoir s'accrocher à cette extrémité mais, en raison de leur affinité, leur mise en place ne sera plus aléatoire mais conditionnée par la base située sur l'autre brin. Parmi les différents ARN formés certains possèdent une activité catalytique (on les appelle des ribozymes). Cette activité leur fournit entre autre une capacité d'autoréplication. Un ARN qui peut se répliquer, peut donc s'amplifier, au détriment des autres ARN (qui utilisent les même bases azotées) : c'est le début d'une sélection de type darwinienne. Les nombreuses erreurs de réplication permettent de créer de nombreuses variantes de cet ARN dont certaines seront plus efficaces (ARN plus stable, réplication plus rapide..). Par ce phénomène, où seules les bases azotées A, C, G, U pouvaient intervenir, la disparition des ARN composés avec d'autres molécules que les 4 bases azotées était inéluctable. D'autres hypothèses font intervenir des molécules plus petites, de constitution proche des acides nucléiques, qui par leur propriétés vont être les précurseurs des ARN. Il y a le modèle des APN (acide peptide nucléique) où ce sont de petits peptides qui portent les bases azotées ou le modèle du p-ARN où le ribose, supposé rare, est remplacé par du pyranose.