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Des lacs dans un environnement volcanique ont peut-être été le berceau, il y a quatre milliards d'années, des premières chaînes d'acides aminés formant des fibres amyloïdes capables d'autoréplication.

Dhilung Kirat/Wikimedia/EPFZ

(sda-ats)

Des scientifiques de l'EPFZ ont pu démontrer dans une expérience que les fibres amyloïdes, des structures protéiques très répandues dans la nature, sont capables de se multiplier. Cela en fait de potentiels précurseurs de molécules à l'origine de la vie sur Terre.

Longtemps, les amyloïdes, ces agrégats fibreux de courts morceaux de protéines, ont passé pour un égarement de la biologie. Leur mauvaise réputation vient également de leur implication dans plusieurs pathologies neurodégénératives comme l'Alzheimer, le Parkinson ou la maladie de Creutzfeldt-Jakob.

Ce n'est que récemment que les scientifiques ont observé que les amyloïdes se retrouvent en tant qu'éléments structurels et fonctionnels de très nombreuses formes de vie, des bactéries aux levures et champignons, en passant par l'humain.

Chez les vertébrés, elles jouent un rôle dans la production du pigment mélanine, et chez la levure, les agrégats amyloïdes constituent une sorte de mémoire moléculaire, a indiqué l'Ecole polytechnique fédérale de Zurich (EPFZ) dans un communiqué.

Depuis quelques années, l'intérêt des chercheurs s'est donc porté sur ces fibres amyloïdes, composées de courts peptides et capables comme les enzymes d'accélérer les réactions chimiques. Jusqu'ici toutefois, il manquait un élément central pour en faire un candidat au rôle de précurseur de la vie, la capacité d'auto-multiplication.

Auto-réplication

Or c'est ce que viennent de démontrer Roland Riek et Jason Greenwald, du Laboratoire de chimie physique de l'EPFZ, dans la revue Nature Communications. Leur expérience prouve que les amyloïdes peuvent servir de modèle pour la synthèse de courts peptides.

Cette capacité d'autoréplication ajoute une pierre à l'hypothèse amyloïde de l'origine de la vie, selon les chercheurs. Il y a deux ans, ils avaient déjà démontré que des structures amyloïdes peuvent se former très facilement et spontanément à partir d'acides aminés tels qu'il en existait probablement sur Terre dans la "soupe primordiale" d'il y a quatre milliards d'années.

La synthèse de peptides qu'ils viennent de démontrer est un mécanisme de réaction qui semble de nature très commune, selon Jason Greenwald, cité dans le communiqué. "Il se déroule de manière stable sur de larges plages de températures et de salinité, tant en milieu acide que basique", ajoute le spécialiste.

Premières formes de vie

Cette découverte renforce les scientifiques dans leur hypothèse que les amyloïdes aient pu, tôt dans l'évolution, jouer un rôle central en tant que supports d'information et unités catalytiques dans le développement des premières formes de vie.

La théorie dominante jusqu'ici est toutefois celle des ARN (acides ribonucléiques), qui considère ceux-ci comme les acteurs uniques et décisifs des débuts moléculaires de la vie dans la soupe prébiotique. Comme l'ADN, les molécules d'ARN sont capables de coder l'information et de s'auto-répliquer.

Les chercheurs zurichois quant à eux jugent leur hypothèse plus plausible, estimant que les grosses et complexes molécules d'ARN ne peuvent guère se former spontanément dans des conditions prébiotiques. Les amyloïdes en revanche sont nettement plus stables et ont une voie de synthèse abiotique beaucoup plus simple, souligne Jason Greenwald.

Pour le Pr Riek, il est également possible que plusieurs "mondes moléculaires" aient coexisté il y a 4 à 4,5 milliards d'années, et que plusieurs types de molécules aient contribué à l'apparition de la vie.

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ATS