25.11.2022 - Université de Strasbourg

Les voies de réaction primitives

Certaines réactions du cycle de Krebs inverse peuvent également être réalisées sous la catalyse d'une météorite.

Les réactions chimiques naturelles ont peut-être évolué vers les processus biochimiques que nous connaissons aujourd'hui. Une équipe de chercheurs vient de découvrir qu'une séquence de réactions du cycle de Krebs inversé - un processus biochimique fondamental - peut également avoir lieu sans enzymes. L'équipe écrit dans la revue Angewandte Chemie que les métaux et même la poudre de météorite peuvent catalyser les réactions d'hydrogénation.

Les cellules obtiennent de l'énergie et des blocs de construction moléculaire par le biais de processus métaboliques. Les composés sont synthétisés et décomposés dans des processus biochimiques universels à l'aide d'enzymes. Cependant, des molécules organiques simples telles que des acides organiques, des acides aminés et des peptides ont été trouvées dans des objets extraterrestres, ce qui suggère que des molécules organiques auraient pu exister sur la Terre primitive, avant même que la vie telle que nous la connaissons ne se développe.

En s'appuyant sur la théorie d'un réseau chimique auto-organisé, certaines séquences de réactions biochimiques fondamentales dérivées de réactions chimiques naturelles pourraient avoir évolué vers les processus biochimiques que nous connaissons aujourd'hui. Sophia Rauscher et Joseph Moran, de l'Université de Strasbourg (France), ont étudié une séquence du cycle de Krebs inverse, un processus biochimique utilisé par certains micro-organismes pour fixer le dioxyde de carbone. Dans cette partie du processus, la petite molécule organique oxaloacétate est hydrogénée et déshydratée pour donner du succinate en trois étapes chimiques.

Dans le cycle cellulaire inverse de Krebs, l'hydrogénation - la fixation des atomes d'hydrogène - a lieu à l'aide d'enzymes qui transfèrent l'hydrogène lié à l'organisme. Afin de simuler l'hydrogénation telle qu'elle aurait pu se produire sur la terre primordiale il y a trois à quatre milliards d'années, Rauscher et Moran ont utilisé de l'hydrogène élémentaire et des catalyseurs métalliques. Ils ont justifié ces choix par le fait que l'hydrogène se forme lors de processus géologiques naturels et peut s'accumuler dans des réservoirs dans le sol ou dans des cheminées hydrothermales. En outre, les météorites qui sont tombées sur terre à cette époque ont apporté des métaux avec elles.

Dans l'expérience, le malate a été initialement formé à partir de l'oxaloacétate dans une réaction d'hydrogénation, même dans des conditions de réaction douces, imitant la première étape d'hydrogénation de la voie. Après la déshydratation du malate en fumarate, le succinate a été formé à partir du fumarate dans une autre étape d'hydrogénation, en suivant la même séquence de molécules et de réactions que dans le cycle biologique inverse de Krebs. Des métaux tels que le nickel et même un échantillon de météorite pur en poudre ont été capables de catalyser les réactions. Selon les auteurs, ces découvertes pourraient s'avérer pertinentes pour notre compréhension des origines de certaines voies métaboliques fondamentales.

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