Une molécule artificielle qui imite la vie et la mort

Une nouvelle molécule artificielle développée par des chercheurs de l’Université d’Oxford se comporte comme si elle était vivante. Elle se développe (légèrement) et se détériore.



Quelle est la différence entre la vie et la mort ? Les définitions précises, nous ne les connaissons pas. En réalité, nous ne sommes même pas capables de définir ce qu’est exactement la vie. Voici tout de même un début de réponse : la vie, pour qu’elle puisse être définie en tant que telle, doit être capable de se préserver au fil du temps en luttant contre l’entropie.


Pour mieux comprendre, des chercheurs ont créé une molécule auto-réplicante et auto-assembleuse au comportement variant entre la régénération et l’autodestruction.

Le second principe de la thermodynamique affirme l’irréversibilité de nombreux événements thermodynamiques (comme ceux liés à la vie) et finalement que, avec le temps, l’entropie ne peut qu’augmenter.



Une réaction, quelle qu’elle soit, ne peut se faire que si l’entropie totale du système augmente. Par exemple, un glaçon qui fond au soleil. Il va passer d’un état ordonné (solide) à un état désordonné (liquide). Autrement dit, il dissipe son énergie dans son environnement.


De même, une bougie qui brûle peut le faire parce que les grosses molécules (donc ordonnées) solides brulent et forment ainsi de plus petites molécules gazeuses (désordonnées). En d’autres termes, l’entropie, c’est le « désordre » d’un système.


Cependant, nous sommes en mesure de mettre de l’ordre chez nous ou de réparer des objets. Comme tous les êtres vivants, nous sommes également capables de maintenir le mécanisme chimique complexe qui nous fait exister, et cela peut parfois nous donner l’impression que nous pouvons contrer, du moins temporairement, les lois de la thermodynamique.


Du savon au microscope. La molécule de réplication créée à Oxford forme des structures similaires. Crédits : Tsutomu Seimiya

Dans cette ligne de pensée scientifique, des chercheurs de l’Université d’Oxford ont créé une molécule synthétique capable de s’autoreproduire et de prendre une forme de plus en plus complexe.


Le minuscule « réplicant » fait visuellement penser aux molécules de savon ou des parois cellulaires : un côté est hydrophile (apprécie l’eau) et l’autre est hydrophobe (repousse l’eau). Au milieu, du ruthénium lie le tout.


La molécule réussit ensuite à capturer de nouveaux éléments pour se développer et créer une structure sphérique. Mais, cycliquement, elle devient instable et perd des morceaux.


Image au microscope électronique montrant les sphères créées par la molécule artificielle. Le diamètre moyen est de 27 nm (nanomètres), soit 0.000027 mm. Crédits : Nature, Université d’Oxford

C’est la métathèse qui fait en sorte que tout fonctionne. La métathèse est une réaction de double échange entre molécules. En 2005, cette ligne de recherche a reçu le prix Nobel de chimie pour le développement de la méthode de métathèse en synthèse organique.


Treize ans plus tard, la recherche continue, mais comme l’a déclaré le chercheur Stephen Fletcher, coordinateur de l’étude, « créer une vie synthétique est impossible aujourd’hui […], car nous ne comprenons toujours pas exactement ce qu’est la vie ».


Selon Fletcher, « la conception et l’étude de modèles synthétiques, dans lesquels des éléments constructifs relativement simples sont utilisés pour créer des systèmes fonctionnels complexes, aideront à comprendre comment recréer des comportements aussi lointains de l’équilibre observé dans la vie ».


Il s’agit donc d’une recherche fondamentale prometteuse qui nous conduira probablement, tôt ou tard, à la compréhension de ce qu’est réellement la vie.



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