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2' partie : La relativité d'échelle et le vivant
~ Les sources d'énergie
L'un des problèmes fondamentaux de la vie et de son métabolisme
concerne les sources d'énergie absolument indispensables, car elles conditionnent la survie du vivant.
Aux stades les plus anciens de l'origine de la vie, il est probable que
la constitution des grosses molécules (protéines, acides nucléiques,
lipides), à partir des briques de base, s'est réalisée par des condensations
déshydratantes, consistant en l'enlèvement d'un atome d'hydrogène
(H) à un constituant, et son rattachement à un groupement hydroxyle
(OH) provenant d'un autre constituant, pour former une molécule
d'eau (H 2 0). Ces réactions qui utilisent de l'énergie sont les réactions
inverses des hydrolyses qui en libèrent, comme l'ATP. Tous ces phénomènes correspondent à un principe très général appelé par de Duve
en 1987, le transfert de groupe séquentiel avec les transferts de phosphate
ou phosphorylations 1 et les pyrophosphorylations 2 . Ces processus sont au
cœur du métabolisme énergétique et du maintien de l'activité cellulaire.
Le phosphate libre, rare dans la nature en raison de son association au
calcium insoluble, aurait pu être remplacé aux débuts de la vie par un
pyrophosphate. Ces pyrophosphates sont formés par hydrolyse de l'ATP
en adénosine monophosphate 3 .
L'acquisition du système énergétique ATP-ADP est un moment majeur
dans l'histoire du vivant par tous les phénomènes biologiques qu'il
autorise. L'Adénosine TriPhosphate (ATP) est un nucléotide de la famille
des purines, formé d'adénine, de ribose et de trois phosphates, qui sert
à transporter de l'énergie stockée dans les liaisons phosphates et la
libère par hydrolyse en Adénosine DiPhosphate (ADP) et en phosphate
inorganique. L'ATP sert aussi de coenzyme. Or cette hydrolyse dégage une
énergie évaluée à 14 kilocalories par molécule-gramme, ce que de Duve
appelle « l'unité bioénergétique standard» et que je propose d'appeler des
« quanta bioénergétiques ». Chaque molécule d'ATP porte ainsi en elle un
potentiel énergétique libérable par « paquets ». La régénération de l'ATP
par les cellules implique ainsi en contrepartie une énergie équivalente
1. Addition d 'un groupe phosphate à une protéine ou à du glucose (fructose) ou de l'adénosine. Ce phénomène permet la fermentation lactique dans le muscle, et alcoolique du
jus de raisin, ainsi que la fermentation anaérobie dans la décomposition du glucose en
acide lactique ou éthanol chez les formes possédant ce métabolisme.
2. Pour plus de détails, on peut se rapporter au livre de De Ouve de 1987: Une visite guidée
de la cellules vivante. De Broeck-Wesmael, Pour la science, Paris.
3. Un nucléotide de l' ARN composé d'adénine, de ribose et d'un groupement phosphate.
2' partie : La relativité d'échelle et le vivant
~ Les sources d'énergie
L'un des problèmes fondamentaux de la vie et de son métabolisme
concerne les sources d'énergie absolument indispensables, car elles conditionnent la survie du vivant.
Aux stades les plus anciens de l'origine de la vie, il est probable que
la constitution des grosses molécules (protéines, acides nucléiques,
lipides), à partir des briques de base, s'est réalisée par des condensations
déshydratantes, consistant en l'enlèvement d'un atome d'hydrogène
(H) à un constituant, et son rattachement à un groupement hydroxyle
(OH) provenant d'un autre constituant, pour former une molécule
d'eau (H 2 0). Ces réactions qui utilisent de l'énergie sont les réactions
inverses des hydrolyses qui en libèrent, comme l'ATP. Tous ces phénomènes correspondent à un principe très général appelé par de Duve
en 1987, le transfert de groupe séquentiel avec les transferts de phosphate
ou phosphorylations 1 et les pyrophosphorylations 2 . Ces processus sont au
cœur du métabolisme énergétique et du maintien de l'activité cellulaire.
Le phosphate libre, rare dans la nature en raison de son association au
calcium insoluble, aurait pu être remplacé aux débuts de la vie par un
pyrophosphate. Ces pyrophosphates sont formés par hydrolyse de l'ATP
en adénosine monophosphate 3 .
L'acquisition du système énergétique ATP-ADP est un moment majeur
dans l'histoire du vivant par tous les phénomènes biologiques qu'il
autorise. L'Adénosine TriPhosphate (ATP) est un nucléotide de la famille
des purines, formé d'adénine, de ribose et de trois phosphates, qui sert
à transporter de l'énergie stockée dans les liaisons phosphates et la
libère par hydrolyse en Adénosine DiPhosphate (ADP) et en phosphate
inorganique. L'ATP sert aussi de coenzyme. Or cette hydrolyse dégage une
énergie évaluée à 14 kilocalories par molécule-gramme, ce que de Duve
appelle « l'unité bioénergétique standard» et que je propose d'appeler des
« quanta bioénergétiques ». Chaque molécule d'ATP porte ainsi en elle un
potentiel énergétique libérable par « paquets ». La régénération de l'ATP
par les cellules implique ainsi en contrepartie une énergie équivalente
1. Addition d 'un groupe phosphate à une protéine ou à du glucose (fructose) ou de l'adénosine. Ce phénomène permet la fermentation lactique dans le muscle, et alcoolique du
jus de raisin, ainsi que la fermentation anaérobie dans la décomposition du glucose en
acide lactique ou éthanol chez les formes possédant ce métabolisme.
2. Pour plus de détails, on peut se rapporter au livre de De Ouve de 1987: Une visite guidée
de la cellules vivante. De Broeck-Wesmael, Pour la science, Paris.
3. Un nucléotide de l' ARN composé d'adénine, de ribose et d'un groupement phosphate.