3 – Des protocellules aux procaryotes (bactéries et archées).

Des chercheurs de l’université d’Innsbruck en Autriche ont découvert que dans certains cas, l’ADN bactérien se composait de gènes de virus intégrés. Plus de 30.000 gènes de virus ont été découverts cachés dans l’ADN de bactéries

C’est une découverte qu’ont faite plusieurs chercheurs de l’Université d’Innsbruck (Autriche). Les docteurs Christopher Bellas et Marie-Sophie Plakolb ainsi que le professeur Ruben Sommaruga, du département d’écologie de l’université, ont trouvé de l’ADN de plus de 30.000 virus dans les génomes des microbes.

Or, un ADN « caché » pourrait permettre la reproduction de virus complets et fonctionnels dans la cellule hôte. « Nous avons été très surpris par le nombre de virus que nous avons trouvé grâce à cette analyse, » explique le docteur Christopher Bellas dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

Cette découverte confirme ce que nous avons vu dans le précédent article , à savoir que les nombreuses entités du monde ARN et notamment les virus ont évolués, en s’échangeant du code génétique , en cellules bactériennes.

Les auteurs de ces recherches expliquent même que dans certains cas, « jusqu’à 10 % de l’ADN d’un microbe s’est avéré être des virus cachés. Ces virus retrouvés ne sont pas dangereux pour celui à qui ils appartiennent, au contraire, ils pourraient même le protéger selon les scientifiques.

N’oublions pas que nous ne connaissons qu’une très faible partie du monde des virus, ce pourcentage de 10% me semble faiblement représenté la réalité.

Chez les humains, les bactéries sont continuellement habitées par des virus. Et certains sont d’ailleurs présents tout le temps dans notre organisme. D’autres se cachent plus profondément, c’est là qu’ils deviennent une partie de l’ADN.

Ainsi, il est dévoilé dans cette étude que de nombreux organismes unicellulaires sont remplis de gènes de virus. On les trouve partout . Pourquoi sont-ils aussi présents dans les génomes de microbes ? Parce qu’ils leurs permettent d’évoluer et de s’adapter.

À l’origine, les scientifiques de ce projet analysaient des virus retrouvés dans l’eau du Gossenköllesee (Tyrol) en 2021. Ils voulaient trouver l’origine des nouveaux virus de type Polinton, mais ne savaient pas quels organismes pouvaient habituellement contenir ces virus. D’où leur étude à très grande échelle qui regroupe aujourd’hui des séquences d’ADN de plusieurs centaines de Go.

C’est avec leur technologie de pointe qu’ils ont pu trouver les séquences de virus, minuscules en comparaison de leur ensemble de données. Grâce à l’outil « Leo », ils ont pu analyser rapidement ces données et sont parvenus à ces résultats. 

Les entités ARN se sont échangé leur code génétique devenant ainsi plus autonome en acquérant diverses fonctionnalités comme, par exemple, celle de transformer leur ARN en ADN. La cellule, d’entité ARN va progressivement évoluer en cellule bactérienne et archéenne.

Nous connaissons tous les bactéries, mais :

Que sont les archées?

Les archées constituent l’une des trois grandes formes cellulaires du vivant, aux côtés des bactéries et des eucaryotes. Longtemps confondues avec les bactéries, elles s’en distinguent aujourd’hui clairement sur les plans génétique, biochimique et évolutif.

Les archées ont été reconnues comme un domaine distinct en 1977 par Carl Woese, grâce à l’analyse des séquences d’ARN ribosomique 16S. Cette découverte a profondément modifié la classification du vivant. 

• Les archées sont des procaryotes (sans noyau ni organites membranaires),
• Elles sont génétiquement plus proches des eucaryotes que des bactéries pour de nombreux mécanismes fondamentaux (transcription, traduction). 
• Elles ont une membrane plasmique unique, une paroi cellulaire, un ADN circulaire. On  note également la présence d’histones ou de protéines analogues aux histones (comme chez les eucaryotes), d’ARN polymérase et de facteurs de transcription proches de ceux des eucaryotes.
• Les archées présentent une extraordinaire diversité métabolique, souvent absente chez les autres domaines . On distingue: la méthanogenèse (exclusivement archéenne) avec production de méthane à partir de CO₂, H₂, acétate, etc. d’où leur rôle majeur dans les cycles biogéochimiques et le réchauffement climatique; la chimioautotrophie (oxydation du soufre, de l’hydrogène, de l’ammoniac); la phototrophie sans chlorophylle; des métabolismes anaérobies stricts fréquents.
•  Initialement associées aux environnements extrêmes, on sait aujourd’hui qu’elles sont omniprésentes :sources hydrothermales, >100 °C), mers hypersalées  grandes profondeurs océaniques), sols, océans (très abondantes dans le plancton marin), intestin humain et animal (méthanogènes). Les archées occupent une place centrale dans l’évolution :: les eucaryotes dériveraient d’une archée ayant intégré le code génétique d’une bactérie (future mitochondrie),  On a identifié des archées présentant des gènes caractéristiques des eucaryotes,
• Elles sont considérées comme non pathogènes à ce jour (aucune archée clairement impliquée dans une maladie humaine),

Les archées sont un domaine fondamental du vivant, biochimiquement uniques, écologiquement omniprésentes, Elles sont la clé pour comprendre l’origine des eucaryotes et la vie sur Terre.

Revenons à nos progénotes. L’échange de matériel génétique entre progénotes se fait sous forme de micro ARN précurseurs des virus. Ce mécanisme d’échange d’information génétique va se poursuivre et s’améliorer chez les cellules bactériennes, puis chez les cellules archéennes. et il est toujours utilisé de nos jours. Cet échange permanent de gènes fournit à la cellule de nouvelles fonctionnalités lui permettant de s’adapter à différents environnements.

D’après des estimations sérieuses, nous hébergeons dans et sur notre corps, 100 000 milliards de microbes, dont entre 500 et 2000 espèces de bactéries. Toutefois ce ne sont pas des intrus. Nous évoluons avec ces microbes depuis des millions d’années et aujourd’hui, sans eux, nous serions incapables de digérer sainement notre nourriture, de résister aux maladies ou d’éviter des troubles chroniques allant du diabète au cancer.

On accorde maintenant une grande importance au microbiome. D’une part, les bactéries qui le composent, représentent quelque 90% du nombre total de cellules dans notre corps. D’autre part, l’ADN bactérien a mis des milliards d’années pour composer l’ADN humain. On estime que 90% des informations génétiques qui se trouvent en nous sont d’origine bactérienne : nos premiers ancêtres sont des microbes et ils sont toujours présents dans notre structure cellulaire. Je pense personnellement que c’est plutôt 100%.

Importance des bactéries pour la vie.

Tous les organismes dépendent pour survivre des bactéries fixatrices d’azote. Sans cette extraction directe de l’azote de l’air, la vie terrestre aurait disparu depuis fort longtemps par manque d’azote. Heureusement, les organismes qui fixent l’azote le restituent aux organismes vivants. Les fixateurs d’azote sont des bactéries comme les clostridies et d’autres.

Des bactéries, les désulfovibrio, synthétisaient une molécule à structure cyclique appelée porphyrine, qui transportait des électrons et fabriquait de l’ATP au passage. Cette capacité à fabriquer la porphyrine a été conservée et utilisée pendant toute l’évolution. Des molécules apparentées à la porphyrine, d’un rouge vif, circulent aujourd’hui dans notre sang où elles transportent l’oxygène vers les cellules.

Le développement de la photosynthèse est sans aucun doute l’innovation métabolique la plus importante de l’histoire de la vie sur la Terre. La photosynthèse n’a pas été inventée par les plantes, mais par des bactéries.

Je laisse la parole à Lynn Margulis pour expliquer l’importance des bactéries: (extraits de son livre Microcosmos)

 « Chez les bactéries d’aujourd’hui, des fragments d’ADN sont échangés entre différentes souches de bactéries. Bien que l’échange le plus facile soit avec des bactéries qui ont des métabolismes semblables, n’importe quelle souche peut recevoir des gènes de n’importe quelle autre souche. Ce mécanisme permet à l’information génétique de se propager dans le microcosme très facilement et très rapidement. Par l’échange de gènes, les populations de bactéries sont informées de leur rôle dans leur environnement spécifique. Chaque bactérie transmet son héritage génétique. »

« Une bactérie ne possède qu’un nombre minime d’instructions génétiques, réduites à l’essentiel pour se répliquer et se maintenir. Toute capacité supplémentaire qui permettrait à une lignée bactérienne de survivre dans des conditions particulières lui est conférée par des particules génétiques visiteuses appelées réplicons. Ces petits réplicons se propagent de cellule en cellule. Parfois ils s’intègrent dans l’ADN principal de la bactérie, parfois il exerce seulement une influence sur la bactérie. »

« Les biologistes connaissent de nombreuses formes et de nombreux déguisements des petits  réplicons, notamment les plasmides, épisomes, prophages, phages et virus. Ces réplicons apportent avec eux un assortiment d’outils : des gènes qui leur permettent de se répliquer et de se transférer dans d’autres cellules, ou qui permettent à la cellule hôte d’exprimer l’information qu’ils portent. Par exemple, un prophage à l’intérieur d’une bactérie peut se répliquer plusieurs fois, et pour devenir un virus il peut envelopper chacune de ses copies dans une coquille protéinique qui servira ultérieurement pour attacher la copie à une autre bactérie. »

Les réplicons sont les progénotes. L’évolution de la cellule continue toujours de façon identique : l’intégration de nouveaux outils.

« Dans le processus appelé transduction, un fragment de l’ADN d’une bactérie, ou n’importe quel petit réplicon présent, est absorbé dans l’enveloppe protéinique et peut voyager vers une autre bactérie. Au cours d’un autre processus, la conjugaison, le déplacement de l’ADN provoque la formation d’un tuyau minuscule, ou pilus, entre les deux cellules. Le donneur transfère ainsi au receveur une copie de son ADN à travers le tuyau.« 

« Transduction et conjugaison sont les deux principales méthodes dont dispose le monde bactérien pour communiquer une immunité contre un médicament par exemple. La vitesse à laquelle une résistance héréditaire à une substance se propage à travers les communautés bactériennes démontre assez la puissance et l’efficacité de leurs réseaux de communications. Ainsi le gène , issu probablement d’une bactérie du sol, qui contrôle la synthèse d’une enzyme capable de digérer la pénicilline a, par l’intermédiaire d’échanges avec des phages, atteint les staphylocoques des hôpitaux. »

« Dans le microcosme, la facilité des échanges génétiques a des conséquences surprenantes. Si toutes les souches de bactéries peuvent mettre en commun tous leurs gènes, il n’existe pas de véritables espèces dans le monde des bactéries. Les bactéries forment un organisme unique, une entité capable de génie génétique à l’échelle de la planète. »

« Du fait de son petit nombre de gènes, une bactérie a un métabolisme incomplet et doit donc nécessairement vivre en équipe. Dans la nature, une bactérie ne fonctionne jamais comme un individu isolé. Au contraire, dans n’importe quelle niche écologique, des équipes composées de différentes souches de bactéries vivent ensemble, répondent ensemble aux changements de l’environnement, remodèlent celui-ci en s’aidant mutuellement grâce à des enzymes complémentaires. »

« Les tâches accomplies par les bactéries réalisent un véritable remodelage de la planète entière. Elles empêchent toute la matière qui a été vivante de devenir de la poussière. Elles nous transforment en nourriture et en énergie pour les autres. Elles maintiennent le cycle des éléments organiques et inorganiques de la biosphère. Elles purifient les eaux de la Terre et fertilisent les sols. »

« C’est seulement aujourd’hui que nous commençons à comprendre que les bactéries sont normales et nécessaires au corps humain et que la santé ne consiste pas à détruire les micro-organismes mais à restaurer les communautés microbiennes et leur donner un environnement favorable à leur fonctionnement. »

« Les systèmes d’information humains commencent à peine à s’approcher, par leur étendue, de ceux des bactéries, qui échangent des bits d’information comme un réseau d’ordinateurs doté d’une mémoire alimentée au cours de milliards d’années de fonctionnement continu. A mesure que nous abandonnons un point de vue purement médical sur les microbes, nous les considérons comme nos ancêtres, nos ainés planétaires : nos sentiments changent également, et passent de la peur et de la répugnance au respect et à la fascination. Les bactéries ont inventé la fermentation, la roue – le moteur rotatif protonique – , la respiration sulfurée, la photosynthèse, la fixation de l’azote, bien longtemps avant l’apparition de l’humanité. Elles se comportent non seulement comme des êtres hautement socialisés, mais aussi comme une sorte de démocratie mondiale décentralisée. »

« On considère les bactéries et virus comme des parasites. Nos besoins nutritionnels compliqués nous rendent terriblement dépendants des plantes et des microbes qui nous fournissent ce que nous ne pouvons pas fabriquer nous-mêmes. Nous sommes, en vérité les parasites du microcosme. »

« Il y a environ deux milliards d’années, l’augmentation de l’oxygène dans l’atmosphère a déclenché une crise à l’échelle planétaire. La teneur en oxygène passa de 0,0001 à 21%. De nombreuses espèces de microbes disparurent. Ces morts multiples et l’échange accéléré de gènes, ce qui est caractéristique des bactéries exposées à des toxines, conduisirent à une réorganisation du superorganisme que nous appelons le microcosme et aboutirent à l’invention de nombreux mécanismes de protection qui furent diffusés dans tout le microcosme. »

« Mais l’adaptation ne s’arrêta pas là. Les cyanobactéries inventèrent la respiration aérobie qui constitue un moyen très ingénieux et très efficace de canaliser et d’exploiter la réactivité élevée de l’oxygène. Elle consiste en une combustion contrôlée qui casse les molécules organiques puis rejette du dioxyde de carbone et de l’eau en dégageant une grande quantité d’énergie. Alors que la fermentation produit deux molécules d’ATP par molécule de sucre décomposé, la respiration aérobie de la même molécule de sucre produit jusqu’à 36 molécules d’ATP. Le microcosme, pressé par l’environnement – probablement pas jusqu’à son point de rupture, mais tout de même à un niveau de stress intense – ,a fait mieux que s’adapter : il a élaboré une dynamo à oxygène qui a transformer pour toujours la vie et son habitat terrestre. »

« Les cyanobactéries disposaient maintenant d’une part de la photosynthèse qui produisait de l’oxygène, d’autre part de la respiration qui en consommait. Elles avaient trouvé leur place au Soleil. »

« La stabilisation de la teneur en oxygène atmosphérique autour de 21% semble résulter d’un consensus tacite entre l’ensemble des êtres vivants, intervenu il y a des millions d’années ; le contrat est toujours respecté aujourd’hui. Si le pourcentage d’oxygène était supérieur de quelques pour cent, même les êtres vivants s’enflammeraient spontanément. S’il diminuait un tout petit peu, les organismes aérobies commenceraient à s’asphyxier. »

« Les microbes ont réussi ce qu’aucun organisme gouvernemental, aucune bureaucratie ne serait capable de faire aujourd’hui. Les bactéries, tout en croissant, mutant, s’échangeant des gènes, certains en produisant, d’autres en absorbant de l’oxygène, ont maintenu l’équilibre atmosphérique de toute une planète. »

Notre phobie des virus et bactéries est totalement injustifiée. Notre obstination à vouloir les détruire a de graves conséquences sur notre santé et sur notre belle planète Terre comme nous le verrons plus loin.

Nos connaissances concernant les bactéries sont limitées du fait des moyens dont nous disposons pour les observer.

Afin d’étudier les bactéries, les scientifiques ont réussi à les mettre en culture dans des boîtes de Pétri et à les faire se multiplier. Ces études présentent des limites : les bactéries sont dans un milieu artificiel et sachant qu’elles sont les championnes de l’adaptation, c’est peut-être une bactérie modifiée que l’on observe. Une autre limite est le fait que très peu d’espèces de bactéries peuvent être mises en culture.

Les bactéries de même espèces ou d’espèces différentes, s’échangent elles aussi, comme les progénotes, des morceaux de codes génétiques et peuvent donc changer rapidement en fonction de l’environnement.

Les bactéries peuvent vivre en communauté formant ce que l’on appelle des biofilms, que l’on trouve sur nos dents, sur les murs des maisons, mais aussi sur nos prothèses ou dans une vieille cannette de soda oubliée.

Notre planète est peuplée de groupes de microbes dépendants ou interdépendants, en raison de pertes de gènes codant des fonctions qui se compensent. Ces interactions obligatoires expliquent pourquoi on ne parvient pas à cultiver la majorité des bactéries sous forme de culture pure. Les bactéries vivent au sein de collectifs.

Il faut bien se rendre compte que la majorité du monde bactérien  comme du monde viral, nous est totalement inconnue.

Tous les êtres vivants sur la Terre possèdent le code génétique pour générer les virus, les bactéries et les différentes cellules qui les constituent.

Ceci explique pourquoi Les bactéries et les archées colonisent la terre entière. Ils interagissent sans cesse, s’échangent des virus.

Conclusion.

Les protocellules avec l’ARN ont pu coder leurs propriétés et s’échanger ce code pour, progressivement se trans former en cellules bactériennes et archéennes. Ces championnes de l’adaptation ont envahi la terre entière. Mais certaines d’entre elles ont continué à évoluer et vont franchir un nouveau cap pour se transformer en une nouvelle forme : la cellule eucaryote. ou cellule à noyau. Cette nouvelle forme cellulaire va permettre l’apparition des cellules végétales et animales. La vie peut alors se diversifier et multiplier les formes vivantes jusqu’à l’apparition de l’être humain.

Evolution Bienvenue

2 – les protocellules.

Pour bien comprendre ce que sont les premières formes de vie sur Terre, voici quelques articles scientifiques qui nous permettront d’établir la chronologie de l’apparition de la vie.

Science&vie Hors Série N°302 Juillet 2022

SVHS : « Quand la vie est-elle apparue sur Terre? »

Abderrazak El Albani, géologue :

« Traditionnellement, les chercheurs situent cet évènement vers -3,9 à -3,8 Ga, après la formation des océans et après les derniers grands impacts de météorites survenues vers -4 Ga. »

SVHS : « Comment est-on passé de l’inerte au vivant ? »

Patrick Forterre, biologiste :

« Cette question est encore débattue. Selon la théorie actuellement dominante, les molécules organiques utilisées par le vivant ( notamment les acides aminés, constituant les protéines et les lipides – les graisses – qui forment les membranes des cellules ) sont apparues sur Terre, même si certaines d’entre elles ont peut-être été rapportées par des comètes ou des météorites. D’après le chercheur russe Armen Mulkidjanian, auteur d’un article sur ce sujet paru en 2012 dans la revue PNAS, tout se serait joué dans des sources chaudes terrestres riches en potassium [ un minéral essentiel à la vie actuelle, NDLR ]. Ceci expliquerait pourquoi les cellules de tous les organismes contiennent en abondance cet élément rare sur terre et dans les océans. En revanche, on ignore encore comment est apparu le premier métabolisme capable de fournir l’énergie nécessaire à la formation des molécules géantes caractéristiques de la vie actuelle ( protéines, acides nucléiques, etc.).« 

SVHS: »A quoi ressemblait le tout premier être vivant ? »

P.F. : « Il s’agissait sans doute de cellules rudimentaires, ou protocellules : des vésicules entourées d’une membrane lipidique et capables d’un métabolisme primitif fournissant le minimum d’énergie nécessaire à leur stabilité et à leur croissance. En laboratoire, il est relativement facile d’obtenir de telles structures à partir de composants chimiques simples ( peptides, minéraux, etc.).Une étape-clé dans l’évolution de ces protocellules a été l’apparition de macromolécules capables de porter et de transmettre une information génétique. La plus ancienne connue à ce jour est l’acide ribonucléique (ARN), une molécule génétique plus simple que l’ADN. L’ARN est capable non seulement de porter une information génétique, mais il peut également catalyser des réactions chimiques. Il est alors appelé ribozyme, par analogie avec les enzymes classiques, qui sont, elles des protéines. Une étude japonaise publiée en mars 2022 dans le journal Science Advances a confirmé que l’ARN peut évoluer par lui-même pour former des molécules de plus en plus complexes… comme lors du processus d’évolution décrit par le biologiste britannique Charles Darwin. Reste que pour l’instant, on ne sait pas comment les briques complexes qui forment l’ARN, les ribonucléotides, sont apparues au sein des protocellules. Elles sont en effet très difficiles à obtenir en laboratoire par des méthodes non biologiques… »

Commentaire personnel : L’apparition de l’ARN au sein des protocellules est une étape fondamentale et essentielle au développement de la vie et de la biodiversité. Cet ARN va permettre aux protocellules d’échanger des informations codées sur l’ARN.

SVHS : « Quid de la cellule Luca ? »

P.F. : « Contrairement à une confusion courante, cette cellule qui aurait vécu il y a plus de 3 Ga, n’était pas la première cellule apparue sur notre planète. Comme l’indique son nom ( acronyme de « Last Universal Commun Ancestor »), inventé lors d’un colloque scientifique que j’ai organisé, Luca est le dernier ancêtre connu aux trois grands groupes d’organismes vivants actuellement : les archées(Archaea) et les bactéries, des micro-organismes unicellulaires formés pour la plupart de cellules sans noyau ( procaryote), et les eucaryotes, constitués de cellules beaucoup plus complexes, avec un noyau, et regroupant tous les champignons, plantes, animaux, mais aussi de nombreux micro-organismes, comme les paramécies et les amibes. Entre l’apparition de la vie et Luca, il y a eu une première longue période d’évolution qui a duré 0,5 à 1 Ga. Après étude comparée avec les ribosomes (structures cellulaires permettant de fabriquer les protéines) des organismes actuels, il s’est avéré que ceux de Luca étaient déjà formés d’une trentaine de protéines (contre 60 à 80). Donc c’était un organisme plus simple que les organismes actuels, mais déjà très complexe, comparé aux protocellules susmentionnées. »

La théorie des progénotes.

Cette idée est due à un évolutionniste de premier plan Carl Woese. Pour lui, il y a 3,5 milliards d’années, les premiers collectifs moléculaires sont apparus. Il les appelle les progénotes. Ces progénotes disposent de la capacité de transformer les instructions génétiques en protéine, mais de façon beaucoup moins fiable que les cellules actuelles, ce qui limite leur potentiel évolutif individuel.

Carl Woese décrit les progénotes comme des espèces de sacs renfermant des minichromosomes ressemblant aux virus. Chaque progénote contient un nombre limité d’instructions et différentes d’un progénote à un autre progénote. Ces progénotes sont des protocellules au sein desquelles des petits morceaux d’ARN sont apparus.

Le transfert latéral de matériel génétique est très courant chez les progénotes qui peuvent ainsi acquérir d’autres fonctions et évoluer.

L’évolution, à l’époque des progénotes, est donc une affaire d’interconnexions physiques et de partage de gènes. Il n’y a pas vraiment une lignée bien définie.

Le progénote isolé était peu puissant, par contre la communauté des progénotes avait un potentiel évolutif très important. Les innovations génétiques pouvaient surgir de toutes parts. Ce sont des collectifs de progénotes qui survivaient et évoluaient. Le progénote individuel était trop rudimentaire pour vivre indépendamment. Les progénotes étaient poussés à se rassembler par la force de l’Ai qui s’exerce sur tout ce qui existe.

Par leurs échanges de gènes, progressivement les progénotes sont devenus plus autonomes, plus individualisés pour évoluer et prendre la forme de cellules dites bactériennes.

La bactérie est une étape de l’évolution des cellules, l’étape suivante sera l’archée et enfin la cellule eucaryote. Il s’agit toujours de la même cellule qui évolue par l’ajout de gènes. Le génome de la cellule à l’état bactérien est constitué des ARN échangés par les cellules à l’état de progénotes.

Les progénotes sont très diversifiés et constituent ce qu’on appelle le monde ARN. On y trouve des virus primitifs à ARN, des plasmides et d’autres entités récemment découvertzs comme les obélisks.

Les Obélisks, des nouveaux micro-organismes

Une équipe de recherche dirigée par le Dr Ivan Zheludev de l’Université Stanford  a trouvé des preuves d’une nouvelle forme de vie  au sein même de notre corps humain.

Ces organismes, découverts dans notre microbiote intestinal, ne ressemblent à aucune forme de vie connue sur Terre. Leur présence a été révélée grâce à une analyse métatranscriptomique des séquences d’ARN issues d’échantillons gastro-intestinaux humains.

Ces étranges formes de vie ont été baptisées « Obelisks » et ont été retrouvées dans 10% de tous les échantillons de microbiome testés.

Les Obelisks ont une structure génétique à base d’ARN circulaire, quelque chose que nous n’avions jamais vu jusqu’à présent. Ils ont la particularité de produire une nouvelle sorte de protéine appelée « Oblins« . La fonction de ces protéines reste encore à déterminer, mais nul doute qu’elle fera l’objet de nombreuses recherches dans les années à venir.

Les Obelisks ne se limitent pas à notre intestin. En effet, ils ont également été retrouvés en grand nombre dans notre microbiote oral. Certains Obelisks ont même été trouvés à l’intérieur d’une espèce bactérienne commune appelée Streptococcus sanguinis.

En conclusion, ces Obelisks pourraient bien être une découverte majeure qui remet en cause notre compréhension de l’évolution de la vie. Leurs caractéristiques uniques et leur capacité à s’autorépliquer pourraient nous fournir de nouvelles informations sur les origines de la vie.

Les viroïdes.

Un tout nouveau monde de minuscules créatures remet en question les idées fondamentales de la vie

Depuis des siècles, les scientifiques cherchent à comprendre ce qui définit la vie et comment elle est apparue. Pourtant, certaines formes de vie, si petites qu’elles échappaient aux techniques d’observation classiques, sont restées dans l’ombre pendant des décennies. Parmi elles, les viroïdes, de minuscules entités biologiques encore plus simples que les virus, qui remettent en question nos idées fondamentales sur le vivant.

En 1967, Theodor Diener, un chercheur spécialisé en pathologie végétale, se penchait sur une maladie mystérieuse qui décimait les cultures de pommes de terre : la maladie du tubercule en fuseau. Convaincu d’avoir affaire à un virus inconnu, il entreprit une série d’analyses approfondies. Mais à sa grande surprise, l’agent infectieux ne correspondait à rien de connu. Il ne possédait ni structure cellulaire, ni enveloppe protéique, caractéristiques typiques des virus. Au lieu de cela, il s’agissait d’une simple molécule d’ARN capable de se répliquer en parasitant les cellules végétales. Cette découverte remettait en question les fondements de la biologie, mais à l’époque, elle ne suscita que peu d’intérêt dans la communauté scientifique, éclipsée par d’autres avancées en virologie et en génétique.

Après quatre années de recherches, Theodor Diener parvint à démontrer que ces minuscules molécules d’ARN pouvaient s’introduire dans les cellules des plantes et se répliquer, bien qu’elles ne possèdent ni membrane, ni structure cellulaire propre. Conscient d’avoir découvert une nouvelle catégorie d’agents infectieux, il les baptisa viroïdes. Contrairement aux virus, ces entités ne codent pour aucune protéine et sont dépourvues d’enveloppe protectrice, ce qui en fait les réplicateurs autonomes les plus simples jamais identifiés. 

En 2020 les scientifiques s’intéressent de nouveau aux viroïdes. Benjamin Lee, un chercheur américain, décida de s’y intéresser de plus près et découvrit que ces mystérieuses entités étaient bien plus nombreuses et répandues qu’on ne l’imaginait. Ce que l’on croyait être une curiosité scientifique isolée s’est révélé être un véritable écosystème microscopique, peuplé de milliers de viroïdes et d’entités similaires. Certains portent des noms aussi intrigants que obélisques, ribozyvirus ou satellites, suggérant qu’un pan entier du monde vivant nous échappait jusque-là. 

Les viroïdes défient nos définitions du vivant et posent une véritable énigme scientifique. Peuvent-ils être considérés comme des êtres vivants ? Contrairement aux virus, ils ne possèdent ni capsule protectrice, ni gènes codant pour des protéines, et pourtant, ils sont capables de se répliquer en utilisant les cellules où ils pénètrent. Cette particularité intrigue les chercheurs, car elle pourrait faire des viroïdes les plus anciens organismes de la Terre, remontant à une époque où la vie était encore à ses balbutiements. Certains scientifiques pensent même qu’ils pourraient être des vestiges de l’ère prébiotique, une période hypothétique où seules les molécules d’ARN autoréplicantes existaient, bien avant l’apparition des premières cellules.

Malgré leur importance potentielle, les viroïdes restent peu étudiés par rapport aux virus et aux bactéries. 

Les viroïdes ne sont qu’un exemple parmi de nombreuses formes de vie inconnues qui attendent d’être découvertes. Leur redécouverte montre à quel point le monde microscopique recèle encore de mystères. En comprenant mieux ces entités invisibles à l’œil nu, nous pourrions non seulement réécrire l’histoire de l’évolution, mais aussi mieux protéger notre environnement et améliorer la médecine de demain. Peut-être ces minuscules êtres détiennent-ils les secrets de l’origine de la vie elle-même.

ADN et ARN : lequel est apparu le premier?

Dans les hypothèses actuelles sur l’origine de la vie, l’ARN est généralement considéré comme antérieur à l’ADN.

On parle souvent de l’hypothèse du « monde à ARN » : avant l’apparition des cellules modernes, il aurait existé une étape évolutive où des molécules d’ARN assuraient à la fois :

• le stockage de l’information génétique ;
• certaines fonctions catalytiques (comme des enzymes primitives).

Aujourd’hui encore, cela laisse des traces importantes :

• certains ARN sont catalytiques (ribozymes) ;
• le ribosome, indispensable à la synthèse des protéines, fonctionne principalement grâce à un ARN catalytique ;
• de nombreux virus utilisent encore l’ARN comme génome.

Pourquoi l’ARN aurait précédé l’ADN ?

1. L’ARN peut faire deux choses

L’ADN stocke très bien l’information mais n’est pratiquement pas catalytique.
Les protéines catalysent très bien mais ne stockent pas l’information génétique transmissible.

L’ARN possède les deux propriétés :

• support d’information ;
• activité catalytique.

Il constitue donc un bon candidat pour une première molécule biologique autonome.

2. L’ADN semble être une version plus stable

L’ADN ressemble beaucoup à l’ARN mais avec quelques modifications chimiques :

• désoxyribose au lieu du ribose ;
• thymine au lieu de l’uracile.

Ces modifications rendent l’ADN :

• plus stable chimiquement ;
• mieux adapté au stockage à long terme.

Beaucoup de biologistes pensent donc que l’ADN est apparu plus tard comme amélioration évolutive du système ARN.

3. Les cellules modernes fabriquent l’ADN à partir de l’ARN.

Le rôle des virus et autres entités à ARN.

L’importance et la place essentielle des virus dans l’évolution n’est plus à démontrer.

Dans le numéro 1227 de la revue Science & vie (décembre 2019) figure un article intitulé « Nos ancêtres les virus » où il est dit que nous devons tout aux virus. Ils auraient joué un rôle clé dans la naissance de nos cellules et de leur noyau. Ils pourraient même être à l’origine de notre ADN. Il est question notamment de virus géants, dont le génome peut atteindre le millier de gènes, qui auraient joué un rôle clé dans notre propre histoire évolutive.

D’anciens virus ont joué un rôle dans le développement avancé de nos cerveaux

D’anciens virus présents chez des vertébrés il y a des centaines de millions d’années ont joué un rôle crucial dans l’évolution de nos cerveaux avancés et de nos grands corps, selon une nouvelle étude.

Ces travaux, publiés dans la revue Cell, examinent les origines de la myéline, une membrane grasse isolante qui se forme autour des nerfs et permet aux impulsions électriques d’être diffusées plus rapidement.

Selon les auteurs, une séquence génétique acquise à partir de rétrovirus — des virus qui s’incorporent dans l’ADN de leur hôte — est cruciale pour la production de myéline. Et ce code se retrouve aujourd’hui chez les mammifères modernes, les amphibiens et les poissons.

« Ce que je trouve le plus remarquable, c’est que toute cette diversité de vertébrés modernes connus, et la taille qu’ils ont atteint — éléphants, girafes, anacondas … — n’aurait pas eu lieu sans l’infection de ces rétrovirus », a déclaré à l’AFP le neuroscientifique Robin Franklin, co-auteur de l’étude.

Les scientifiques  considèrent les virus comme des agents infectieux pathogènes. Je pense que c’est une erreur. Des découvertes récentes montrent qu’ils sont à la base de la constitution des êtres vivants. Dans les propos ci-dessus de Robin Franklin, je remplacerai donc infection par partage ou échange. En effet, les virus sont un moyen pour les bactéries et les archées d’échanger du code génétique, de partager de l’information. Les virus ne sont pas des agents infectieux mais des transporteurs d’informations indispensables pour l’évolution.

Les chercheurs ont fouillé dans des bases de données de génomes pour tenter de découvrir les facteurs génétiques associés à la production de myéline.

Tanay Ghosh, biologiste et généticien travaillant avec M. Franklin, était particulièrement intéressé par les mystérieuses régions « non codantes » du génome, qui n’ont aucune fonction apparente et étaient à un moment donné considérées comme inutiles, mais qui sont désormais reconnues comme ayant une importance dans l’évolution.

Ses recherches ont abouti à une séquence dérivée d’un rétrovirus, qui se trouve depuis longtemps dans nos gènes, et que les chercheurs ont baptisé « RetroMyelin ».

Pour vérifier leur découverte, ils ont mené des expériences consistant à supprimer cette séquence chez les rats, et ont observé que ceux-ci ne produisaient alors effectivement plus une protéine nécessaire à la formation de myéline.

Les scientifiques ont ensuite cherché des séquences similaires dans le génome d’autres espèces, et ont trouvé un code semblable chez les vertébrés à mâchoire — mammifères, oiseaux, poissons, reptiles et amphibiens — mais pas chez les vertébrés sans mâchoire ou chez les invertébrés.

Ils en ont conclu que la séquence est apparue dans l’arbre de la vie à peu près en même temps que les mâchoires, c’est-à-dire il y a environ 360 millions d’années.

« Il y a toujours eu une pression de sélection pour faire en sorte que les fibres nerveuses conduisent les impulsions électriques plus rapidement », a souligné Robin Franklin. « En faisant ça plus vite, alors vous pouvez agir plus vite », a-t-il expliqué, ce qui est utile pour les prédateurs chassant une proie, ou une proie tentant de fuir.

La myéline permet une conduction rapide de ces signaux sans accroître le diamètre des cellules nerveuses, en leur permettant d’être rapprochées les unes des autres.

Elle fournit également un soutien structurel, ce qui signifie que les nerfs peuvent grandir davantage, permettant le développement de membres plus grands.

Enfin, l’équipe de chercheurs a voulu comprendre si la participation virale s’était produite une fois, chez une espèce unique ancestrale, ou plusieurs fois.

Pour répondre à cette question, ils ont analysé les séquences RetroMyelin de 22 espèces de vertébrés à mâchoire. Ces séquences étaient davantage semblables au sein d’une espèce, qu’entre différentes espèces.

Cela suggère que de multiples vagues d’interventions virales sont survenues, ayant participé à la diversité d’espèces de vertébrés connue aujourd’hui.

« On a tendance à penser aux virus comme à des pathogènes, des agents causant des maladies », a relevé Robin Franklin. Mais la réalité est plus compliquée, selon lui: à différents moments de l’histoire, les rétrovirus sont entrés dans le génome et se sont intégrés aux cellules reproductives d’espèces, permettant qu’ils soient transmis aux générations suivantes.

Pour Tanay Ghosh, cette découverte sur la myéline pourrait n’être qu’un premier pas dans un domaine émergent. « Il y a encore beaucoup de choses à comprendre à propos de la façon dont ces séquences influencent différents processus de l’évolution », a-t-il dit.

Une autre étude a montré que des virus bactériophages joueraient un rôle important dans la perpétuation de la diversité bactérienne. Ils réguleraient les populations de bactéries en contrôlant les espèces dominantes de bactéries permettant ainsi aux espèces moins performantes de continuer à vivre.

Dans Science&vie de décembre 2019, on peut lire ceci : 

« Il y aurait à tout moment 10³¹ particules virales présentes sur notre planète, soit une biomasse de 200 millions de tonnes. Les virus sont présents partout sur Terre, des océans aux tubes digestifs des animaux, où ils sont jusqu’à 100 fois plus nombreux que les cellules. »

Des virus géants ont été découverts. Ils sont si gros qu’on a longtemps pensé qu’il s’agissait de bactéries. Ce n’est qu’en 2003 qu’on les a vraiment identifiés.

Des études ont montré que les virus géants proviennent de virus plus petits qui ont co-existé avec les ancêtres des eucaryotes modernes.

Dans le même numéro de Science&vie de décembre 2019, on peut aussi lire ceci à propos des virus :

« C’est d’abord l’ampleur du royaume qui a sidéré : la biomasse de tous les virus présents sur Terre serait équivalente à 75 millions de baleines bleues . Et la plupart sont encore inconnus : la toute récente analyse des échantillons recueillis lors de l’expédition Tara Oceans a permis de multiplier par 12 le nombre de virus marins recensés! Imaginez : à chaque seconde, un nombre incommensurable d’infections se produisent sur notre planète, et ce, depuis fort longtemps. Autant d’opportunités d’échanger des gènes ».

Au lieu d’infections, mettez participations virales.

Toujours dans le même numéro de Science&Vie, les propos suivants de Patrick Forterre, microbiologiste à l’Institut Pasteur :

« Tous les organismes cellulaires étant infectés par des virus, on peut dire que ceux-ci sont présents à tous les niveaux de l’arbre du vivant, du tronc jusqu’à ses plus fines ramifications. Les lignées virales s’enroulent comme des lianes autour des différentes branches de l’arbre ». Il est plus juste de dire « constitués » au lieu de « infectés ».

On peut lire aussi ce que l’on doit aux virus :

«  La fusion des gamètes: chez les plantes et les insectes, la fusion du spermatozoïde et de l’ovule fait intervenir une protéine d’origine virale. Son équivalent reste encore à identifier chez l’être humain et les autres vertébrés. »

« La mémoire à long terme : la protéine Arc, indispensable à la mémoire à long terme, est d’origine virale. Elle forme des structures qui ressemblent à des virus et contiennent son propre ARN, qu’elle transfère d’un neurone à l’autre. Un rôle qui reste à préciser.« 

« Les enzymes de base : les ancêtres des virus géants auraient fourni aux ancêtres des eucaryotes modernes une, voire deux ARN polymérases, supplémentaires, les dotant au final de trois enzymes, qui fabriquent différentes sortes d’ARN. »

« Le noyau cellulaire : les virus, surtout les géants, forment, dans les cellules qu’ils infectent (je dirai dans les cellules où ils résident), des structures ressemblant à des noyaux. Ces usines virales, qui leurs permettent de répliquer leur génome, ont pu donner naissance au noyau cellulaire. »

« Des chercheurs américains ont découvert qu’un gros virus de bactérie était capable de fabriquer une sorte de noyau viral dans la cellule qu’il infecte ( où il réside), pour répliquer son propre génome. Il transforme donc, temporairement au moins, une bactérie en « cellule virale » à noyau. »

« Le placenta : le placenta utilise des protéines d’origine virale, pour le tissu situé entre le fœtus et la mère, mais aussi pour réguler l’hormone dont dépend la durée de grossesse. Une protéine placentaire virale mystérieuse circule aussi dans le sang maternel. »

Article Sciences et Avenir La Recherche N°910 décembre 2022.

«  L’ADN humain regorge de virus anciens. »

« Les virus sont omniprésents dans notre ADN révèle une étude . En effet, des gènes de rétrovirus humains s’étant peu à peu intégrés dans le génome de nos aïeux lors d’infections passées ont été retrouvés dans chacun des 13 000 échantillons génétiques provenant de l’autopsie de 948 personnes. Bien qu’ils ne soient plus infectieux, certains de ces gènes sont encore intacts . (Source : Aidan Burn, université TUFTS, BOSTON, ETATS-UNIS) »

Quand les premiers virus sont-ils apparus sur terre ? SV N°1237.

« Première théorie : les virus descendraient, comme tous les organismes actuels, du premier ancêtre commun Luca (Last universal common ancestor) qui est apparu il ya 3,5 milliards d’années. Les virus seraient donc plus jeunes.

Deuxième théorie : des scientifiques ont montré que des lignées de virus ont une origine qui remonte au moins jusqu’à Luca, voire plus. La forme primitive des virus serait le réplicon, un matériel capable de se répliquer. Ce réplicon pourrait alors être apparu avant même les cellules il y a 4millirds d’années. »

Les dernières découvertes tendent à montrer que la seconde théorie semble la plus probable.

Conclusion: Quel modèle d’évolution se dessine à partir de toutes ces données?

Au début étaient les atomes. Ces atomes se sont associés pour donner les premières molécules. Les premières molécules organiques comme les acides aminés, les lipides apparaissent dans des sources d’eau chaude.

Les premières formes cellulaires apparaissent. Ce sont les protocellules. Ce sont des cellules très rudimentaires, mais l’apparition d’une molécule appelée acide ribonucléique ou ARN va avoir une importance décisive pour l’évolution. La protocellule à ARN prend le nom de progénote. Les progénotes peuvent coder leurs informations, les répliquer et les échanger avec d’autres progénotes. C’est l’étape du monde ARN.

Le monde ARN est peuplé de nombreuses entités : les viroïdes et les obélisks, les ribozyvirus constitués d’un ARN simple brin circulaire, les prophages et les phages à ARN, les virus à ARN. Par échange et partage d’informations génétiques les progénotes vont se transformer en cellules bactériennes et archéennes. Tous ces organismes s’échangent des molécules, du code génétique ce qui donne une immense diversité d’entités sans lignée bien définies.

La cellule bactérienne, grâce à l’intégration de gènes viraux va acquérir la capacité de former un noyau et de fabriquer de ‘ADN, va se transformer en cellule eucaryote

Les fonctions connues de l’ADN non codant

Nous savons que seulement 2% de notre ADN est de l’ADN qui code pour les protéines. Les 98% restants sont non codants, mais contrairement à ce que les scientifiques pensaient, l’ADN non codant est extrêmement important car il a de nombreuses fonctions :

Régulation des gènes

Une grande partie de l’ADN non codant agit comme un système de contrôle :

• promoteurs,
• enhancers (activateurs),
• silencers (répresseurs),
• isolateurs.

Ces séquences déterminent :

• quand un gène s’exprime,
• dans quel tissu,
• à quelle intensité.

On considère aujourd’hui que la complexité d’un organisme dépend souvent davantage de sa régulation génétique que du nombre de ses gènes.

ARN non codants

De nombreuses régions non codantes de lADN produisent des ARN fonctionnels :

• ARNr (ribosomiques),
• ARNt (transfert),
• microARN,
• siARN,
• longs ARN non codants (lncRNA).

Ces ARN sont des gènes de progénotes comme des virus, intégrés dans l’ADN. Ils jouent des rôles majeurs dans la régulation cellulaire.

Structure des chromosomes

L’ADN non codant participe à la stabilité du génome :

• télomères aux extrémités des chromosomes,
• centromères impliqués dans la division cellulaire,
• organisation tridimensionnelle du noyau.
• Pour un ADN qu’on jugeait inutile, cela fait beaucoup d’actions à son actif. Il est très possible qu’il en reste à découvrir.
• Retenons que c’est cet ADN non codant qui va activer ou désactiver les gènes de la cellule en fonction de l’environnement de la cellule.

Le code génétique de la cellule eucaryote contient des gènes de progénotzs, de virus, de bactéries, d’archées.
Ce qui veut dire que notre code génétique peut, à tout instant, nous permettre de générer des virus, des bactéries et des archées quand nous en avons besoin
Autrement dit, les virus, les bactéries et les archées sont des constituants de notre corps au même titre que les autres cellules.
Ce qui veut dire que le dogme pasteurien des agents pathogènes extérieurs ne repose sur rien de concret comme l’avait découvert Antoine Béchamp.
Ce qui veut dire enfin que virus et bactéries ne sont en rien responsables des maladies dites infectieuses. Nous verrons que ces maladies dites infectieuses s’expliquent très bien sans virus ou bactéries.

Pour ceux qui ne le connaissent pas, Antoine Béchamp (1816 – 1908) est un médecin, chimiste et pharmacien français auteur de la théorie des microzymas qui rejoint tout à fait ce que j’ai développé ci-dessus sur l’évolution. Ce que Antoine Béchamp appelle microzymas correspond tout à fait aux entités à ARN ou progénotes. J e consacrerai un article entier à ce savant oublié, éclipsé à tort par Louis Pasteur qui lui était contemporain (1822 – 1895) . Pasteur a tout fait pour que la théorie de Béchamp ne soit pas reconnue et que sa théorie des germes pathogènes soit la seule officialisée. 

La science médicale en accréditant la théorie de Pasteur au détriment de celle de Béchamp s’est lourdement trompée et nous en payons très cher les conséquences.

Etape suivante de l’évolution : Evolution : des protocellules aux procaryotes.

Evolution – Bienvenue – Les maladies – Aromathérapie.