chapitre 3 L’eau et la vie 49
3
L’eau et la vie
ConCepts Clés
3.1 Les liaisons covalentes polaires dans les molécules
d’eau permettent les liaisons hydrogène
3.2 Quatre propriétés émergentes de l’eau
contribuent à maintenir l’environnement
terrestre propice à la vie
3.3 Les conditions acides ou basiques influent
sur les organismes vivants
IntroduCtIon
La molécule qui permet
toute forme de vie
En étudiant les planètes nouvellement découvertes qui gravitent autour d’étoiles lointaines ainsi que les satellites* des
* D’après des données recueillies par la sonde Galileo en 2000, Europa, un des
satellites de Jupiter, contiendrait un océan d’eau salée liquide sous une épaisse
couche de glace.
planètes de notre système solaire, les astronomes espèrent
trouver des indices révélant la présence d’eau sur ces corps
célestes, car l’eau est la substance qui permet la vie telle que
nous la connaissons sur Terre. Tous les organismes qui nous
sont familiers sont principalement composés d’eau et vivent
dans un environnement où elle est omniprésente. Sur Terre, et
probablement sur d’autres corps célestes aussi, l’eau constitue
le support biologique.
L’eau recouvre les trois quarts de la surface de la Terre. Bien
qu’elle existe surtout sous forme liquide, on la trouve aussi
sous forme solide (glace) et gazeuse (vapeur d’eau). Dans l’environnement naturel, c’est la seule substance courante qui
existe dans les trois états physiques de la matière. De plus,
l’eau à l’état solide flotte sur celle qui se trouve à l’état
liquide, une propriété particulière qu’explique la chimie de la
molécule d’eau et dont bénéficie l’ours polaire qui se sert de
la glace comme plateforme de chasse (figure 3.1).
Si la Terre est habitable, c’est avant tout parce que l’eau y
abonde. Dans son livre classique intitulé The Fitness of the Environment, l’écologiste Lawrence Henderson a mis en évidence
l’importance de l’eau pour la vie. Tout en reconnaissant que la
vie s’adapte à son environnement grâce à la sélection naturelle,
Henderson fait valoir que, pour exister, la vie doit d’abord
trouver un environnement accueillant.
La vie sur notre planète a débuté dans l’eau, et elle y a évolué pendant trois milliards d’années avant de gagner la terre
ferme. Aujourd’hui encore, la vie, même terrestre, demeure
dépendante de l’eau. Tous les organismes vivants ont besoin
d’eau plus que de toute autre substance. Les humains, par
exemple, peuvent survivre pendant plusieurs semaines sans
nourriture, mais ils ne peuvent vivre sans eau guère plus
d’une semaine. Les molécules d’eau participent à de nombreuses réactions chimiques nécessaires à la vie. La plupart
des cellules baignent dans cette substance ; en fait, la teneur
en eau des cellules varie entre 70 % et 95 %.
Quelles propriétés rendent la simple molécule d’eau si
indispensable à la vie sur Terre ? Dans ce chapitre, vous apprendrez comment la structure d’une molécule d’eau rend possible son interaction avec d’autres molécules, y compris
d’autres molécules d’eau. Cette capacité est à l’origine des
propriétés émergentes particulières qui contribuent à maintenir un environnement propice à la vie sur la Terre.
ConCept
3.1
Les liaisons covalentes polaires
dans les molécules d’eau permettent
les liaisons hydrogène
L’eau fait tellement partie de notre existence qu’on ne réalise
pas toujours qu’il s’agit d’une substance exceptionnelle possédant des qualités extraordinaires. Le concept de l’émergence nous permet d’expliquer son comportement unique
d’après la structure et les interactions de ses molécules.
La molécule d’eau est très simple. Elle a la forme d’un V
évasé et est constituée de deux atomes d’hydrogène et d’un
atome d’oxygène unis par des liaisons covalentes simples. L’oxygène étant plus électronégatif que l’hydrogène, les électrons
mis en commun dans les liaisons covalentes passent plus de
m Figure 3.1 En quoi l’habitat d’un ours polaire
dépend-il de la chimie de l’eau ?
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L’eau et la vie
ConCepts Clés
3.1 Les liaisons covalentes polaires dans les molécules
d’eau permettent les liaisons hydrogène
3.2 Quatre propriétés émergentes de l’eau
contribuent à maintenir l’environnement
terrestre propice à la vie
3.3 Les conditions acides ou basiques influent
sur les organismes vivants
IntroduCtIon
La molécule qui permet
toute forme de vie
En étudiant les planètes nouvellement découvertes qui gravitent autour d’étoiles lointaines ainsi que les satellites* des
* D’après des données recueillies par la sonde Galileo en 2000, Europa, un des
satellites de Jupiter, contiendrait un océan d’eau salée liquide sous une épaisse
couche de glace.
planètes de notre système solaire, les astronomes espèrent
trouver des indices révélant la présence d’eau sur ces corps
célestes, car l’eau est la substance qui permet la vie telle que
nous la connaissons sur Terre. Tous les organismes qui nous
sont familiers sont principalement composés d’eau et vivent
dans un environnement où elle est omniprésente. Sur Terre, et
probablement sur d’autres corps célestes aussi, l’eau constitue
le support biologique.
L’eau recouvre les trois quarts de la surface de la Terre. Bien
qu’elle existe surtout sous forme liquide, on la trouve aussi
sous forme solide (glace) et gazeuse (vapeur d’eau). Dans l’environnement naturel, c’est la seule substance courante qui
existe dans les trois états physiques de la matière. De plus,
l’eau à l’état solide flotte sur celle qui se trouve à l’état
liquide, une propriété particulière qu’explique la chimie de la
molécule d’eau et dont bénéficie l’ours polaire qui se sert de
la glace comme plateforme de chasse (figure 3.1).
Si la Terre est habitable, c’est avant tout parce que l’eau y
abonde. Dans son livre classique intitulé The Fitness of the Environment, l’écologiste Lawrence Henderson a mis en évidence
l’importance de l’eau pour la vie. Tout en reconnaissant que la
vie s’adapte à son environnement grâce à la sélection naturelle,
Henderson fait valoir que, pour exister, la vie doit d’abord
trouver un environnement accueillant.
La vie sur notre planète a débuté dans l’eau, et elle y a évolué pendant trois milliards d’années avant de gagner la terre
ferme. Aujourd’hui encore, la vie, même terrestre, demeure
dépendante de l’eau. Tous les organismes vivants ont besoin
d’eau plus que de toute autre substance. Les humains, par
exemple, peuvent survivre pendant plusieurs semaines sans
nourriture, mais ils ne peuvent vivre sans eau guère plus
d’une semaine. Les molécules d’eau participent à de nombreuses réactions chimiques nécessaires à la vie. La plupart
des cellules baignent dans cette substance ; en fait, la teneur
en eau des cellules varie entre 70 % et 95 %.
Quelles propriétés rendent la simple molécule d’eau si
indispensable à la vie sur Terre ? Dans ce chapitre, vous apprendrez comment la structure d’une molécule d’eau rend possible son interaction avec d’autres molécules, y compris
d’autres molécules d’eau. Cette capacité est à l’origine des
propriétés émergentes particulières qui contribuent à maintenir un environnement propice à la vie sur la Terre.
ConCept
3.1
Les liaisons covalentes polaires
dans les molécules d’eau permettent
les liaisons hydrogène
L’eau fait tellement partie de notre existence qu’on ne réalise
pas toujours qu’il s’agit d’une substance exceptionnelle possédant des qualités extraordinaires. Le concept de l’émergence nous permet d’expliquer son comportement unique
d’après la structure et les interactions de ses molécules.
La molécule d’eau est très simple. Elle a la forme d’un V
évasé et est constituée de deux atomes d’hydrogène et d’un
atome d’oxygène unis par des liaisons covalentes simples. L’oxygène étant plus électronégatif que l’hydrogène, les électrons
mis en commun dans les liaisons covalentes passent plus de
m Figure 3.1 En quoi l’habitat d’un ours polaire
dépend-il de la chimie de l’eau ?