Cours Magistraux 13h 10/08 - 22/09 Travaux Dirigés 13h 10/08

Licence
SCIENCES TECHNOLOGIES SANTE
Cours
Apparition et Evolution de la vie
Aspects Biologiques
Cours Magistraux
13h
10/08 - 22/09
Travaux Dirigés
13h
10/08 - 05/10
Contrôle Continu
coef. 1
Rapport
Présentation
Examen Final
coef. 2
14/12 - 22/12
Bruno Hérault ([email protected])
Licence
SCIENCES TECHNOLOGIES SANTE
Cours
Apparition et Evolution de la vie
Aspects Biologiques
I-
Apparition de la Vie
II-
Evolution du Vivant
III-
Espèces et Spéciation
Bruno Hérault ([email protected])
CHAPITRE 1
Apparition de la Vie
I
INTRODUCTION / HISTORIQUE
II
DEFINITION DE LA VIE
1)
Caractéristiques de la vie
2)
Fonctions
3)
Constituants
4)
Caractéristiques d'une cellule vivante
III
CHIMIE PREBIOTIQUE
IV
FORMATION DES MONOMERES: HYPOTHESES
1)
La soupe primitive pré-biotique
2)
Théorie métaboliste : les sources thermales
3)
La panspermie
V
POLYMERISATION
VI
FORMATION DES CELLULES: HYPOTHESES
VII
CONCLUSIONS
Apparition Vie
I Introduction
La Théorie de la « Génération Spontanée »
Apparition Vie
I Introduction
THALES
DEMOCRITE
LUCRECE
EPICURE
PLATON
Apparition Vie
I Introduction
Van HELMONT
ARISTOTE
1751
REDI
Apparition Vie
I Introduction
CHAPITRE 1
Apparition de la Vie
I
INTRODUCTION / HISTORIQUE
II
DEFINITION DE LA VIE
1)
Caractéristiques de la vie
2)
Fonctions
3)
Constituants
4)
Caractéristiques d'une cellule vivante
III
CHIMIE PREBIOTIQUE
IV
FORMATION DES MONOMERES: HYPOTHESES
1)
La soupe primitive pré-biotique
2)
Théorie métaboliste : les sources thermales
3)
La panspermie
V
POLYMERISATION
VI
FORMATION DES CELLULES: HYPOTHESES
VII
CONCLUSIONS
Apparition Vie
II Définition Vie
1 Caractéristiques
Autoreproduction
Autorégulation
Système basé sur le carbone
Apparition Vie
II Définition Vie
Métabolisme
Nutrition
Reproduction
Protection
2 Fonctions
Apparition Vie
II Définition Vie
3 Constituants
Eléments chimiques
C, H, O, N, P, S, Mg, Fe
Composés Organiques
Hydrates de carbone, Lipides,
Acides aminés
Tissus durs, squelette
SiO2
CaCO3
Ca5(PO4)3(F,OH)
Apparition Vie
II Définition Vie
4 Cellule Vivante
Entourée d’une membrane
Contient de l’ADN
Transforme les nutriments
A besoin d’une source d’énergie
S’adapte à son environnement
Se reproduit
CHAPITRE 1
Apparition de la Vie
I
INTRODUCTION / HISTORIQUE
II
DEFINITION DE LA VIE
1)
Caractéristiques de la vie
2)
Fonctions
3)
Constituants
4)
Caractéristiques d'une cellule vivante
III
CHIMIE PREBIOTIQUE
IV
FORMATION DES MONOMERES: HYPOTHESES
1)
La soupe primitive pré-biotique
2)
Théorie métaboliste : les sources thermales
3)
La panspermie
V
POLYMERISATION
VI
FORMATION DES CELLULES: HYPOTHESES
VII
CONCLUSIONS
Apparition Vie
III Chimie Prébiotique
VIVANT
MOLECULES PRE-BIOTIQUES = INERTES
C
H
O
N
Petites
molécules
Moyennes
mol.
Polymères
H20
CH4
CO2
CNH
etc…
Acide aminé
Nucléotide
Glucide
Acide gras
Protéine
ADN
ARN
Fabriqués
dans les
étoiles
Fabriqués
dans les NUAGES
INTERSTELLAIRES
?
1
POLYMERISATION
Atomes
Passage
spontanée en
présence de
catalyseurs
comme les argiles
Cellule
?
2
CHAPITRE 1
Apparition de la Vie
I
INTRODUCTION / HISTORIQUE
II
DEFINITION DE LA VIE
1)
Caractéristiques de la vie
2)
Fonctions
3)
Constituants
4)
Caractéristiques d'une cellule vivante
III
CHIMIE PREBIOTIQUE
IV
FORMATION DES MONOMERES: HYPOTHESES
1)
La soupe primitive pré-biotique
2)
Théorie métaboliste : les sources thermales
3)
La panspermie
V
POLYMERISATION
VI
FORMATION DES CELLULES: HYPOTHESES
VII
CONCLUSIONS
Apparition Vie
IV Monomères
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
La Terre est chaude et effervescente.
Elle se refroidit graduellement.
La croûte terrestre commence à se former.
La vapeur d’eau se condense et la pluie tombe sans arrêt.
Les mers apparaissent comme des flaques d’eau chaude.
Le volcanisme et les bombardements météoritiques sont
intenses.
L’atmosphère est formée de gaz échappés des volcans :
CH4, NH3, CO2, CO, H2O, N2, H2, H2S .
Apparition Vie
IV Monomères
Des décharges électriques
proviennent des orages
électriques violents.
Un rayonnement UV intense dû
à l'absence de la couche
d'ozone.
De la chaleur provenant de
l’activité volcanique, des
sources thermales et du
rayonnement solaire.
Apparition Vie
Pendant des millions
d’années, des
molécules organiques
se forment dans cette
atmosphère très
réductrice et sont
entraînées dans les
océans primitifs par le
déluge primordial.
Ces molécules simples
sont des monomères.
IV Monomères
Monomères formés dans l’atmosphère et
accumulés dans les océans primitifs, des
flaques d’eau chaude.
Apparition Vie
IV Monomères
1 Soupe Primitive
Expérience de
Miller & Urey (1953)
1. Manchon chauffant
2. Océan primitif (H2O)
3. Évaporation
sortie
entrée
4. Atmosphère primitive
NH3, CH4, H20
5. Étincelles (« éclairs »)
6. Colonne de condensation
« pluie » par refroidissement
7. Siphon de capture
Apparition Vie
IV Monomères
1 Soupe Primitive
Molécules organiques
obtenues :
Acide cyanhydrique
Formaldéhyde
Urée
Quatre acides aminés :
Glycine (le plus simple),
Alanine,
Acide glutamique,
Acide aspartique
Apparition Vie
IV Monomères
2 Th. Métaboliste
Apparition Vie
IV Monomères
2 Th. Métaboliste
H2S (volcanique) + 2 O2 (dissout dans la mer) SO3 + H2O + Q
CO2 + H2O + Q (q?) Glucide
2 FeO(volcanique) + H2O Fe2O3 + H2 + q
Apparition Vie
IV Monomères
3 Panspermie
Echantillon de roche lunaire
Missions Apollo
Constellation du Sagittaire
Molécules Organiques
CHAPITRE 1
Apparition de la Vie
I
INTRODUCTION / HISTORIQUE
II
DEFINITION DE LA VIE
1)
Caractéristiques de la vie
2)
Fonctions
3)
Constituants
4)
Caractéristiques d'une cellule vivante
III
CHIMIE PREBIOTIQUE
IV
FORMATION DES MONOMERES: HYPOTHESES
1)
La soupe primitive pré-biotique
2)
Théorie métaboliste : les sources thermales
3)
La panspermie
V
POLYMERISATION
VI
FORMATION DES CELLULES: HYPOTHESES
VII
CONCLUSIONS
Apparition Vie
V Polymérisation
Polymérisation par la chaleur
Expérience de Sydney Fox
Sydney Fox a placé une solution d’acides aminés sur des billes de verre
chauffées à 170oC pendant quelques heures.
De longues chaînes d'acides aminés se sont formées : les protéinoïdes de
Fox.
Polymérisation par l'argile
L’argile présente des sites électriques qui attirent les monomères et les
concentrent.
Plusieurs de ces sites présentent des atomes métalliques (fer ou zinc).
Ces atomes se comportent comme des catalyseurs : ils libèrent des électrons
qui favorisent les réactions de polymérisation des monomères.
Polymérisation par la pyrite
Expérience de Günter
La pyrite est formée de soufre et de fer.
Présente des sites chargés électriquement (comme l'argile).
Sa formation libère des électrons.
Un peu à la manière de l’argile, la pyrite aurait pu permettre la synthèse de
polymères organiques.
CHAPITRE 1
Apparition de la Vie
I
INTRODUCTION / HISTORIQUE
II
DEFINITION DE LA VIE
1)
Caractéristiques de la vie
2)
Fonctions
3)
Constituants
4)
Caractéristiques d'une cellule vivante
III
CHIMIE PREBIOTIQUE
IV
FORMATION DES MONOMERES: HYPOTHESES
1)
La soupe primitive pré-biotique
2)
Théorie métaboliste : les sources thermales
3)
La panspermie
V
POLYMERISATION
VI
FORMATION DES CELLULES: HYPOTHESES
VII
CONCLUSIONS
Apparition Vie
Microsphères
Mélange de
protéinoïdes et d’eau.
VI Formation Cellules: Hypothèses
Coacervats colorés par
le bleu de méthylène
Mélange de polypeptides,
d’acides nucléiques, de
polysaccharides et d’eau.
TROIS HYPOTHESES
Liposomes
Mélange de lipides
dans l’eau.
Campbell : 564 (2e éd.) —
Figure 26.12
Apparition Vie
VII Conclusions
Comment passer de l’inerte au vivant ?
NON RESOLU
D ’où proviennent les éléments à l’origine de la vie ?
ORIGINE EXTRATERRESTRE PROBABLE
et/ou SOURCE HYDROTHERMALE
Quand et en combien de temps la vie s’est-elle formée ?
Apparition à ~4 Ga
à 3.85 Ga: PHOTOSYNTHESE en C3
Où la vie s’est-elle formée ?
OCEAN
(origine extra-terrestre très peu probable)
Apparition Vie
VIII Littérature sur le Chapitre
John Maynard SMITH & Eors SZATHMARY
Les Origines de la Vie : De la Naissance de la Vie à l’Origine du Langage
Ed Dunod – Masson Sciences
Muriel GARGAUD, Didier DESPOIS & Jean-Paul PARISOT
L’Environnement de la Terre Primitive
Ed Presses Universitaires de Bordeaux
Guillaume LECOINTRE & Hervé LE GUYADER
Classification Phylogénétique du Vivant
Ed Belin