2002 : Milieux Extrêmes d’un monde à l’autre, Terre, Mer et Espace > TR 2 : Quelle éthique pour les explorations dans les milieux extrêmes ? >  Limites géographiques et physico-chimiques de la vie sur Terre : leçons pour l’exobiologie, science qui étudie les possibilités d’existence de la vie dans l’univers

Limites géographiques et physico-chimiques de la vie sur Terre : leçons pour l’exobiologie, science qui étudie les possibilités d’existence de la vie dans l’univers

Daniel Prieur, Professeur de microbiologie IUEM/UBO, membre du Comité des Programmes scientifiques du CNES

Biographie :

PRIEUR Daniel

Compte rendu :

Transcription :

21 novembre 2002 TR2

Discours de Daniel Prieur



L’exobiologie est un terme qui a été inventé par un certain Joshua Lederberg qui a eu un prix Nobel de chimie dans les années 1950. L’exobiologie est l’étude de la vie et de son évolution dans l’univers. De ce point de vue, nous modestes terriens, ne connaissons la vie que sur la planète où nous vivons, à savoir la Terre, et c’est la seule référence dont nous disposons actuellement pour éventuellement rechercher des traces de vie passées ou présentes dans d’autres objets du système solaire.

Étudier les limites de la vie sur Terre, c’est en définir d’une part les limites physico-chimiques, d’autre part les limites géographiques. Depuis environ 20-30 ans, on s’est aperçu que des organismes pouvaient vivre de manière optimale, et non pas s’adapter comme le fait l’homme, à des températures dépassant les 100° (maximum connu : 110° pour une bactérie des fonds de l’océan). Si on prend un autre paramètre qui est la salinité - par exemple les organismes qui vivent dans la mer Morte -, il existe des organismes assez extraordinaires qui peuvent supporter de manière optimale des salinités dix fois supérieures à celle de l’eau de mer. Si on prend un autre paramètre, le pH, l’acidité ou l’alcalinité, il existe des organismes qui vivent très bien à pH à environ 0, c’est-à-dire dans l’acide sulfurique pur. Les biologistes ont donc repoussé les limites physico-chimiques permettant la vie.

Concernant les limites de la géographie, on pensait aussi, il y a encore quelques années, que la vie était limitée sur les enveloppes superficielles de la terre, sur les continents, dans les couches relativement superficielles de l’océan ou, en tout cas, les couches superficielles du sédiment qui est au fond des océans, et on s’est aperçu qu’on trouvait de la vie tout à fait active dans des puits de pétrole, non seulement dans les continents, mais aussi sous les océans, à 500-600 mètres d’épaisseur de sédiments marins qui sont déjà sous 3 000-5 000 mètres d’eau. On est donc en train de repousser considérablement les limites géographiques de la vie sur terre et l’exploration de notre planète, de ce point de vue-là, n’est pas encore terminée.

Peut-on se permettre de sortir un organisme de son environnement originel, de le mettre dans le laboratoire ? Peut-il y avoir éventuellement des risques pour les chercheurs ou le public autour de ces laboratoires ? Lorsqu’on sort un organisme de son système, qu’on le met ailleurs, il peut se montrer totalement indifférent aux nouvelles conditions et être noyé dans la masse. Il peut être tout à fait détruit par les nouvelles conditions proposées, et c’est un peu ce qui passe lorsqu’on remonte les bactéries dites hyperthermophiles qui vivent à 90° au fond de la mer : quand on sait qu’elles commencent à se développer à 70°, il faudrait déjà qu’on ait une belle fièvre, avant qu’elles ne nous provoquent une maladie ! Les risques sont relativement modérés. Enfin, ces organismes peuvent se montrer envahissants. Par exemple, nous avons tous dans notre tube digestif lorsqu’on est en bonne santé un certain nombre de microbes, de bactéries, dont la plus connue est la fameuseEscherichia coli (modèle pour l’étude de labiologie cellulaire).Lorsque cette bactérie se retrouve par millions dans le tube digestif, nous sommes en plein forme. S’il arrive que des stations d’épuration débordent (lorsque l’environnement n’a pas été bien maîtrisé, l’assainissement imparfait ou dans l’absence d’une station d’épuration, ces bactéries se retrouvent en mer). C’est un milieu qu’elles n’aiment pas (froid, peu de nourriture, rayons ultraviolets), mais elles survivent néanmoins quelques temps et, si elles se trouvent être absorbées, ingérées mais pas nécessairement digérées par une huître qui est totalement indifférente à ce genre de bactérie, elles vont être concentrées - et si l’on mange cette huître, on peut être malade. Pour résumer, un organisme dans notre tube digestif rejeté à l’extérieur plus ou moins en bonnes conditions, peut, concentré, déclencher une maladie, et voilà le genre de problème auquel on peut s’attendre. Il y a effectivement des risques de transplanter des organismes d’un environnement à l’autre.

Je reviens à : faut-il adoucir les lacs salés ou refroidir les sources chaudes ? Il y a des effets bénéfiques. Dans les années 1960, un microbiologiste américain, Tom Brooke a eu l’idée, un peu farfelue peut-être à l’époque, de se poser la question : “Y a-t-il des organismes qui vivent dans les sources chaudes du parc de Yellowstone, aux États-Unis ? ” Il fallait oser le faire et il surtout être capable d’échantillonner et d’apporter une réponse. Il a trouvé une bactérie qui vit de manière optimale à 70° (premier cas), puis il a découvert d’autres organismes. Ses élèves ont multiplié ce genre de découvertes dans plusieurs pays. Une vingtaine d’années plus tard, d’autres biologistes se sont souvenus des travaux de Tom Brooke et - c’est là que ça devient intéressant parce que c’est l’effet positif de la découverte - ils ont mis au point une technique, la PCR. Tous les jours, dans les médias, on nous parle de cette technique : analyses d’ADN, empreintes génétiques... On utilise cette technique pour amplifier, multiplier la quantité d’ADN disponible, et cela sert en biologie, en diagnostic médical, en agroalimentaire, en criminologie. Pour amplifier de l’ADN, il faut de l’ADN au départ et il faut une enzyme qui va fonctionner à haute température - or cette enzyme vient du fameux Thermus isolé par Tom Brooke. Si l’on avait eu la possibilité ou l’idée de refroidir toutes les sources chaudes il y a trente ans, on n’aurait jamais trouvé Thermus aquaticus, on n’aurait jamais de diagnostic biologique par cette méthode non plus.

À partir du moment où les biologistes repoussent sur terre les limites des connaissances en termes de limites physico-chimiques ou géographiques de la vie, certains se disent que dans d’autres planètes, du système solaire notamment, les conditions sont ou ont été identiques à celles qu’on trouve sur terre dans ces milieux les plus extrêmes - pourquoi donc la vie ne serait-elle pas apparue, voire maintenue, dans ces systèmes ? Les cibles favorites des exobiologistes et des astronomes sont au nombre de deux : Mars, sept mois de voyage, présence d’eau dans le passé ; Europe, cinq ans de voyage, satellite de Jupiter couvert de glace d’eau (épaisseur de 10-15 km) et, en dessous, il y aurait un océan d’une centaine de kilomètres de profondeur, de l’eau liquide peut-être par suite de l’effet de marée provoquée par l’énorme masse de Jupiter, ou peut-être par des phénomènes de nature hydrothermale au centre de ce satellite. S’il y a un jour exploration de ces systèmes, un problème d’éthique se pose : “ Peut-on aller contaminer une planète du système solaire avec nos microbes terriens ? ” Des règles draconiennes ont été édictées par la NASA, l’Agence spatiale européenne, le CNES et nos collègues russes, pour essayer de faire en sorte que les satellites et tous les engins spatiaux soient extrêmement décontaminés avant de partir afin de ne pas contaminer la planète et de risquer de donner de faux résultats si l’on fait des expériences de détection de vie. Puis - encore plus ambitieux - il est prévu par la NASA, le CNES et l’Agence spatiale européenne de ramener des échantillons de Mars sur Terre. S’il y a quelque chose, ces petites quelque chose peuvent-elles être éventuellement néfastes à notre environnement ? Le problème n’est pas tranché parce que, si l’on trouve quelque chose et si cela ressemble à ce qu’on connaît sur Terre, la question se pose de savoir si c’est un contaminant ou l’objet vient de Mars. Et si cela ne ressemble pas à ce qu’on connaît sur Terre, la question qui se pose est la suivante : “ Est-on sûr, par les méthodes dont nous disposons actuellement (stérilisation, chaleur, rayons gamma, etc.), de pouvoir vraiment le détruire et de rendre les échantillons inoffensifs afin de les distribuer à la communauté scientifique ? ” Le problème n’est encore tout à fait réglé.