Les fondements de la biologie cellulaire
Les constituants des êtres vivants
La chimie du vivant est
suffisamment originale pour être à l’origine d’une vaste branche de la chimie,
la chimie organique. Cependant, la chimie organique ne fait pas tout le
vivant : l’organisation logique des cellules, nous le verrons, est tout à
fait essentielle. Néanmoins, une analyse rapide de la chimie des êtres vivants
nous renseigne sur quelques grands principes de la vie.
1.
L’eau, milieu de vie, milieu intérieur, constituant majeur
La chimie du vivant ne s’imagine
pas sans eau. La vie est apparue sur la Terre dans l’eau liquide et cette eau
liquide constitue l’essentiel du milieu de vie de toute cellule, tout comme
l’essentiel de la composition des cellules.
Figure 1 : Les compartiments liquidiens d’un organisme humain
Les chiffres indiqués correspondent à la quantité d’eau présente chez un homme
de 75 kg. Les cellules sont remplies de solution aqueuse constituant le liquide
cellulaire. Elles sont entourées de liquide interstitiel piégé dans les
matrices et d’un milieu circulant, également liquide, le sang et la lymphe.
L’une des étapes de l’évolution
des êtres vivants a été la conquête du milieu aérien, avec un affranchissement
plus ou moins poussé vis-à-vis des contraintes hydriques du milieu. Il y a
ainsi une assez grande diversité des teneurs en eau d’un organisme à l’autre.
Tableau 1 : Teneur en eau de différents êtres vivants
2.
Les principaux éléments
Les cellules sont constituées de
molécules organiques, c’est-à-dire de molécules construites autour d’un schéma
de squelette carboné de deux à quinze carbones environ. Des atomes d’hydrogène,
d’oxygène et d’azote viennent diversifier ces molécules.
Tableau 2 : Les éléments rencontrés dans le vivant
En complément on trouve quelques
éléments moins prépondérants mais pourtant essentiel, comme le phosphore et le
soufre. Enfin, quelques éléments, minoritaires mais tout aussi essentiels,
forment les oligoéléments.
Exobiologie
Il est possible d’opérer une recherche de vie
extraterrestre en partant d’une analyse chimique. Tout cela n’ayant de sens
que pour détecter des formes de vie comparables à celle que nous connaissons.
L’eau est le premier axe de recherche ; la vie n’est concevable qu’en
présence d’eau. Ainsi, la recherche de vie reposera en premier lieu sur la
recherche d’eau liquide, présente en grande quantité et sur une durée assez
longue. Ensuite, on pourra faire une recherche d’éléments ou de molécules
spécifiques du vivant. Une signature intéressante des êtres vivants concerne
les isotopes du carbone. En effet, le monde vivant (par l’intermédiaire de la
photosynthèse) fixe préférentiellement l’isotope 12 du carbone. Cela produit
une matière organique appauvrie en carbone 13 par rapport au monde minéral.
Des molécules appauvries en carbone 13 seraient donc la marque d’une activité
biologique. C’est de cette manière que l’on recherche l’histoire du vivant
dans les couches géologiques. La découverte extraterrestre d’un déséquilibre
entre les deux isotopes pourrait alors être un indice d’une photosynthèse
comparable à celle que nous connaissons.
|
