Une interrogation vieille comme le Monde

Le concept de l'existence d'une vie extraterrestre est extrêmement vieux. Ainsi, il est enseigné en Grèce antique. Après le moyen âge, il redevient progressivement populaire et prendra de l'importance au XVII^e siècle, grâce notamment de la découverte des instruments astronomiques, lunettes puis télescopes.

En 1543, Nicolas Copernic, alors à l'article de la mort, publie De Revolutionibus Orbium Caelestium. Dans cet ouvrage sulfureux, Copernic prétend que la Terre n'est pas au centre de l'Univers, mais qu'elle orbite simplement autour de notre soleil comme les autres planètes. Même si le concept de pluralité (c'est à dire d'existence d'autres mondes habités) n'y apparaît pas explicitement, le fait d'avoir désacralisé la Terre, qui n'est finalement qu'une planète comme une autre, va enflammer l'imagination de certains penseurs. Malheureusement, les esprits n'étaient pas encore prêts à embrasser une telle révolution. En 1600, le philosophe italien Giordano Bruno finit sur le bûcher pour avoir osé clamer que la Terre n'est qu'une planète habitée parmi une infinité d'autres dans le vaste Univers.

L'arrivée des instruments d'observation astronomiques va permettre au pluralisme d'être abordé non plus exclusivement par les philosophes, mais aussi et surtout par les scientifiques. L'astronome allemand Johannes Kepler, l'inventeur des trois lois du même nom, estime que la vie a pu également se développer sur Jupiter et sur la Lune. Dans son ouvrage Cosmotheoros publié en 1698, Christian Huygens tente pour la première fois d'élucider la lancinante question de la pluralité des mondes par le biais de la méthode scientifique.

La possibilité d'existence d'autres humanités fascine également le public, et le premier ouvrage de vulgarisation parait en 1686, lorsque Bernard le Bovier de Fontenelle publie ses Entretiens sur la pluralité des mondes. Celui qui contribua à une large diffusion de cette idée auprès du public fut cependant Camille Flammarion. Le jeune Flammarion n'avait que 19 ans lorsqu'il publia La pluralité des mondes habités en 1862. D'autres livres suivront, comme Les mondes imaginaires et les Mondes réels, Astronomie populaire ou Contemplations scientifiques. Depuis ces premiers écrits qui interpellaient la curiosité humaine, l'intérêt du public pour la question de l'existence d'une vie extraterrestre ne s'est jamais démenti, et cette introspection sur nos origines, notre devenir et notre place dans l'Univers nous plonge encore aujourd'hui dans le plus grand désarroi.

L'exobiologie, science pluridisciplinaire

Par définition, l'exobiologie va s'intéresser à plusieurs thématiques :

• L'étude des origines et de l'évolution de la vie terrestre. Pour comprendre les mécanismes qui ont permis à la vie d'apparaître sur notre planète, les scientifiques se reposent sur deux démarches complémentaires. Les chimistes tentent de reproduire en éprouvette ou sur ordinateur les conditions qui régnaient sur la Terre primitive, dans le but de découvrir les réactions chimiques qui ont conduit à l'émergence des molécules biologiques (acides nucléiques, protéines) puis plus tard des cellules. De leur côté, les biologistes recherchent parmi tous les organismes connus les formes les plus primitives possibles, étant donné que ces dernières pourraient avoir conservé certaines des caractéristiques de la cellule ancestrale qui a engendré toutes les autres.

• La recherche directe de systèmes vivants ou de leurs traces sur les autres planètes et satellites du système solaire. Jusqu'à présent, les seules formes de vie que nous connaissons dans l'Univers sont terrestres. La découverte d'organismes extraterrestres, en nous offrant la possibilité d'étudier d'autres modèles, nous permettrait d'améliorer notre définition du vivant. Si nous découvrons une vie sur Mars, et si cette vie est différente de la vie terrestre, alors nous serons capables de séparer les caractéristiques universelles du monde vivant de spécificités purement terrestres ou martiennes. Contrairement à la Terre, des planètes comme Mars ont également conservé des traces de la première partie de leur histoire, et offrent donc de formidables opportunités pour remonter dans le temps, vers la période cruciale ou la vie est apparue.

• La détection de signaux radio provenant d'éventuelles civilisations avancées (programmes SETI).

L'exobiologie est une science extrêmement vaste qui s'appuie sur de très nombreuses disciplines : astrophysique, astronomie, climatologie et sciences de l'atmosphère, géologie, géochimie et géophysique, chimie, biochimie, microbiologie, paléontologie. Malgré la diversité de ses approches, elle s'intéresse néanmoins à un objet d'étude unique, la vie. Il est paradoxal de constater que malgré notre propre appartenance au monde vivant, et malgré son omniprésence à la surface de notre globe, nous nous interrogeons encore aujourd'hui sur la meilleure définition à donner à la vie.

Une définition de la vie

Définir la vie est une tache ardue, qui suscite encore aujourd'hui bien des débats passionnés entre experts. Chacun, selon sa propre spécialité, à une définition particulière à offrir. Pour Xavier Bichat, anatomiste et physiologiste, la vie regroupe l'ensemble des fonctions qui résistent à la mort. Dans les années 1970, Jacques Monod (prix Nobel de biologie), suggère dans son célèbre ouvrage Le Hasard et la Nécessité que la vie est une propriété des objets doués d'un projet (concept de téléonomie). Ces objets peuvent être comparés à des machines capables de s'autoassembler et de transmettre leur plan de construction à la génération suivante.

Dans les années 1950, le physicien Erwin Schrödinger définit la vie selon une vision thermodynamique : selon lui, tous les êtres vivants n'ont de cesse de s'écarter de l'entropie maximale, cette équilibre ultime représentant la mort thermodynamique. Ainsi, les cellules vivantes cherchent désespérément à se maintenir hors de l'état d'équilibre, et luttent farouchement contre l'inéluctable désorganisation de leurs structures.

Pour un biologiste cellulaire, la vie sera d'abord et avant tout la cellule, avec ses capacités de reproduction et son métabolisme. Pour un biologiste moléculaire, ce sera plutôt un système moléculaire capable d'auto duplication et d'évolution par mutation.

Si l'on veut synthétiser tous ces différents points de vue, on pourra définir la vie comme un système complexe, contenant une grande quantité d'informations, capable de duplication et d'évolution par mutation, et caractérisé par sa reproduction, son métabolisme, son homéostasie et sa lutte contre l'équilibre thermodynamique.

Il est intéressant de remarquer que beaucoup de systèmes répondent plus ou moins à cette définition très large. Par exemple, on peut considérer la combustion de la cire d'une bougie comme une sorte de métabolisme. De la même manière, des cristaux en formation dans une solution se reproduiront à l'identique, et sont donc capables d'autoréplication. Pourtant, ces deux corps (la bougie et les cristaux) ne sont pas vivants. Nous ferons plus loin que l'idée que la matière minérale puisse être étroitement associée à l'apparition du vivant est défendue vigoureusement par certains scientifiques.

La diversité du monde vivant

Le monde vivant a été segmenté en trois grands domaines : le domaine des Archeabactéries regroupe des organismes unicellulaires procaryotes capables de vivre dans des environnements extrêmes, comme des milieux très chauds, très salés, très acides ou alcalins, ou encore totalement dépourvus d'oxygène. Le domaine des eubactéries (ou bactéries vraies) rassemble ce que nous appelons communément des bactéries. Enfin, le domaine des eucaryotes regroupe des êtres unicellulaires ou pluricellulaires. On y trouve les champignons, les plantes, les animaux et l'homme.

Comme l'arbre que nous venons de décrire le suggère, la vie est extrêmement diverse et variée. Les êtres vivants se distinguent les uns des autres par la taille (du micromètre au mètre), les mécanismes de reproduction (sexuée, asexuée), les mécanismes de récupération d'énergie (photosynthèse, chimiosynthèse, hétérotrophie), ou encore les milieux colonisés.

Le monde microbien fait en particulier preuve de facultés d'adaptation phénoménales. Certaines bactéries adorent se prélasser dans des eaux dépassant les 100°C, tandis que d'autres ne se sentent à l'aise que lorsque la température frôle les -10°C. Des milieux extrêmement acides, basiques ou salins ne semblent pas constituer un obstacle pour la prolifération de souches particulièrement coriaces. On a découvert très récemment que certains organismes étaient capable de se nicher dans des endroits que l'on pensait totalement impropre au développement de la vie. Ainsi, on a retrouvé des écosystèmes autour des cheminées hydrothermales océaniques, par plusieurs milliers de mètres de fond. Des cellules bactériennes ont été découvertes dans des sédiments marins profonds, ou à plusieurs kilomètres de profondeur dans des basaltes de la croûte terrestre. Des streptocoques fixés sur la caméra de la sonde lunaire Surveyor 3 ont été ramenés sain et sauf sur Terre par les astronautes de la mission Apollo 12. La bactérie Deinococcus radiodurans résiste à des doses de radiations qui tueraient à coup sur un homme, et nargue les microbiologistes en se développant dans les conduites d'eau de refroidissement des réacteurs nucléaires !

Chez certaines bactéries, la durée de vie, ainsi que les vitesses du métabolisme ou de la reproduction peuvent allégrement dépasser les limites couramment admises. Selon certains scientifiques, les cellules que l'on a retrouvé encastrées dans des fragments de la croûte terrestre pourraient se diviser une fois par siècle, et atteindre des ages plus que respectables ! La vie semble donc être présente dans les endroits les plus hostiles de notre planète et on ne peut qu'être admiratif devant sa formidable capacité d'adaptation. Chaque découverte étend les frontières spatiales et temporelles de la biosphère, et il y a fort à parier que nous ne connaissons qu'une infime parcelle du nombre d'espèces vivant sur notre planète.

En dépit de sa diversité extrême, le monde vivant présente néanmoins une grande unité. Chaque être vivant est constitué d'une ou de plusieurs cellules, et ces dernières résultent de l'assemblage de molécules construites autour d'un squelette d'atomes de carbone. Le code génétique, qui contient toutes les instructions nécessaires à la fabrication et au fonctionnement d'une cellule vivante, est identique chez pratiquement tous les êtres vivants, et est imprimé dans des mémoires universelles que l'on nomme acides nucléiques. Quelque soit leur nature ou leur fonction, toutes les protéines sont fabriquées à partir d'un jeu de 20 acides aminés, que l'on retrouve aussi bien chez une bactérie que chez un éléphant.

La cellule et ses composants

L'unité de la vie, c'est la cellule. Découverte par Antony Van Leeuwenhoek, c'est la structure universelle du vivant. A l'exception des virus, qui ne sont pas à proprement parler vivants, tous les êtres vivants sont constitués de cellules appartenant à deux grands types :

• Les cellules procaryotes : Ces cellules, dont la taille avoisine le micron, sont constituées d'une membrane (renforcée le plus souvent d'une paroi) englobant un liquide gélatineux hyalin, le cytoplasme. Ce dernier contient de nombreux éléments indispensables à la vie de la cellule, en particulier les ribosomes (site d'assemblage des protéines). L'ADN, dont le rôle est de stocker et de transmettre l'information génétique d'une génération à l'autre, est simplement présent sous la forme d'une longue chaîne flottant librement dans le cytoplasme. Par rapport au deuxième type cellulaire présenté ci-dessous, les procaryotes peuvent être qualifiés de primitifs. Ces cellules n'en sont pas moins des assemblages moléculaires d'une complexité effarante, capables de s'accommoder des environnements les plus variés et les plus extrêmes. Les eubactéries et les archeabactéries sont des procaryotes.

• Les cellules eucaryotes : Par rapport aux cellules procaryotes, les cellules eucaryotes sont généralement plus grandes, avec une taille moyenne de 10 microns. La différence la plus flagrante avec les procaryotes concerne la localisation de l'ADN, qui est cette fois enfermé dans un noyau. De nombreux organistes spécialisés baignent également dans le cytoplasme, comme les mitochondries (centrale énergétique) ou les chloroplastes (unité réalisant la photosynthèse). Ces organites sont en fait d'anciennes cellules procaryotes qui ont été ingérées par des cellules eucaryotes ancestrales, et qui vivent depuis en parfaite symbiose avec leur hôte. Contrairement aux procaryotes, la synthèse des protéines n'a plus lieu directement dans le cytoplasme, mais à l'intérieur d'un ensemble de vésicules tapissées de ribosomes, le réticulum endoplasmique. Une fois la synthèse terminée, les protéines subissent un processus de maturation dans une structure spécialisée (l'appareil de Golgi) avant d'être finalement larguées dans le cytoplasme. On voit donc que la cellule eucaryote est bien plus compartimentée que la cellule procaryote.

Même si une cellule résulte de l'assemblage d'un nombre proprement stupéfiant de molécules, on peut classer ces constituants en quatre principaux groupes : les sucres (comme le glucose que l'on trouve dans les boissons énergétiques de l'effort ou le saccharose que chacun utilise pour sucrer son café), les lipides (que l'on retrouve surtout dans les membranes cellulaires), les protéines (qui catalysent les réactions chimiques à l'intérieur d'une cellule - enzymes - et qui sont aussi utilisées comme matériau de construction) et enfin les acides nucléiques (qui stockent et transmettent le code génétique).

Quelques notions de biologie moléculaire étant indispensables pour comprendre la problématique des origines de la vie, nous allons brièvement décrire le fonctionnement d'une cellule. Sachant que cette matière est quelque peu rébarbative pour ceux qui n'ont jamais eu de grande affinité avec des matières comme la biochimie et la chimie, nous allons cependant simplifier extrêmement les choses, et aborder la mécanique cellulaire par l'intermédiaire d'une analogie avec une usine.

Dans l'exemple qui suit, notre cellule va devoir fabriquer une protéine très simple, composé de seulement 5 acides aminés (vous pouvez vous représenter une protéine comme un collier de perles, chaque perle étant un acide aminé). Si vous deviez fabriquer vous-même une protéine, la première chose à faire serait de mettre la main sur un plan décrivant sa fabrication. Dans une cellule, ce plan est stocké (avec tout un ensemble d'autres informations) dans une molécule extrêmement complexe que l'on nomme acide nucléique. Il existe deux types d'acides nucléiques : l'ADN ou acide désoxyribonucléique, dont tout le monde a déjà entendu parler depuis son utilisation dans des enquêtes policières, et l'ARN ou acide ribonucléique, moins connu mais qui joue un rôle énorme dans une cellule.

L'ADN est composé de deux chaînes enroulées en hélice, chaque chaîne étant constituée de l'enchaînement de bases azotées qui composent en quelques sortes les lettres de l'alphabet génétique. Les bases azotés sont au nombre de quatre : l'adénine (que l'on représente par la lettre A), la guanine (symbolisée par la lettre G), la thymine (représentée par la lettre T) et enfin la cytosine (symbolisée par la lettre C). Ainsi, la séquence GATTACA (titre d'un superbe film de science-fiction) indique que nous sommes en présence d'un brin d'ADN qui comporte une guanine, une adénine, deux thymines, puis à nouveau une adénine suivie d'une cytosine et enfin d'une adénine.

Dans l'ADN, les bases se sont pas reliées directement entre elles, mais sont portées par un groupement moléculaire bien particulier, le nucléotide, qui constitue véritablement les briques à partir desquels les chaînes d'acides nucléiques sont construites. Chaque nucléotide se compose de l'une des quatre bases azotés que nous avons cité, d'un groupement phosphate et d'un sucre, le désoxyribose. La molécule d'ADN peut-être comparé à un gros bouquin, qui renferme un nombre impressionnant d'information, y compris les instructions pour fabriquer notre petite protéine.

Dans une cellule, les protéines sont fabriquées par d'imposantes usines, que l'on nomme ribosomes. Ces complexes industriels attendent sagement que la cellule leur fournisse les plans des protéines pour commencer à travailler. Une fois en possession des instructions, ils se mettent immédiatement à assembler les protéines demandées. Le problème, c'est que (dans les cellules eucaryotes tout du moins), l'ADN est précieusement conservé dans le noyau de la cellule. Tel une princesse prisonnière d'un donjon, il n'est absolument pas autorisé à sortir ! Sans instructions pour travailler, les ribosomes ne peuvent donc rien faire, à part se tourner les pouces.

La nature doit donc chercher un moyen de transmettre les informations contenues dans le grand livre de l'ADN aux usines d'assemblages. La solution tient en trois lettres : ARN. Cet acide nucléique présente une structure similaire à celle de l'ADN, à l'exception de trois points : il ne possède qu'une seule chaîne, la thymine est remplacée par une autre base, l'uracile, et le désoxyribose est remplacé par un autre sucre, le ribose. Pour apporter l'information aux ribosomes, la cellule va recopier l'information inscrite sur l'ADN au moyen d'une chaîne d'ARN. Cette copie va être réalisée directement dans le noyau cellulaire, par des photocopieuses moléculaires, dont nous tairons le nom et le mécanisme de fonctionnement pour des raisons de clarté. L'étape qui consiste à synthétiser un ARN messager à partir de l'ADN porte le nom de transcription.

Dès que la transcription est terminée, la copie (l'ARN) peut sortir librement du noyau en passant au travers de belles portes toutes rondes, les pores nucléaires. Une fois dans le cytoplasme, l'ARN (que nous appellerons désormais ARN messager, parce qu'il transporte un message) est attrapé par les usines ribosomiques, et ces dernières se mettent en branle.

Comme nous l'avons vu plus haut, les pages du grand livre sont écrites dans un alphabet particulier qui comporte quatre lettres, A, T, G et C. Dans ce langage, les mots (que l'on appelle codon) sont toujours formés de trois lettres. Chaque codon va correspondre à un acide aminé particulier. Ainsi, la lysine sera représentée par le codon AAA, tandis que l'arginine sera codée par le codon AGA, etc. La cellule peut travailler avec 20 acides aminés différents. Dans notre exemple, la cellule veut fabriquer une protéine très modeste de seulement 5 acides aminés. Pour réaliser cette protéine hypothétique, le grand livre de l'ADN comporte cette phrase : ATG AAA CAC AGA CCT CCT TAA. Le premier codon, que l'on appelle codon initiateur, va simplement ordonner au ribosome de se préparer pour la synthèse d'une nouvelle protéine (un peu comme une majuscule signale le début d'une phrase). Le dernier codon, que l'on appelle codon stop, va indiquer au ribosome la fin de la protéine (il joue un peu le rôle d'un point dans une phrase). Les cinq autres codons correspondent aux acides aminés. Si l'on regarde la photocopie réalisée dans le noyau, on s'aperçoit que cette dernière est pratiquement identique à la phrase gravée dans le grand livre de l'ADN, excepté que le T (thymine) sera remplacé par un U (uracile) : AUG AAA CAC AGA CCU CCU UAA. La table qui fait le lien entre un codon et l'acide aminé correspondante constitue le code génétique.

Revenons au ribosome, qui a déjà commencé à lire séquentiellement la photocopie (ARN messager). En voyant apparaître le codon initiateur AUG, le ribosome réinitialise ses chaînes de montage de protéines et ajoute automatiquement une méthionine, qui sera enlevée par la suite. En avançant d'un cran, le ribosome apprend que la protéine demandée doit se poursuivre par une lysine. Pour les opérations d'assemblage, le ribosome ne dispose malheureusement pas d'un stock d'acides aminés. Ces derniers sont disséminés un peu n'importe où dans le cytoplasme de la cellule. L'usine va alors faire appel à un convoyeur, qui va ici être chargé d'aller attraper une molécule de lysine et de l'amener dans les plus brefs délais au ribosome. Dans la réalité, le convoyeur est une molécule d'ARN, que l'on appelle à juste titre ARN de transfert. Une fois la lysine rapatriée, le ribosome consulte le plan de montage et s'aperçoit qu'il va cette fois avoir besoin d'histidine. Là encore, un ARN de transfert est chargé d'amener le nouvel acide aminé au niveau de la chaîne de montage. Le ribosome unit les deux acides aminés entre eux grâce à une liaison chimique (la liaison peptidique) et sans souffler une seule seconde, passe à l'étape suivante. Après avoir unis les cinq acides aminés, il tombe soudain sur le codon UAA, qui est l'un des trois codons stop (ce dernier est baptisé ocre, les deux autres étant UAG (nom de code ambre) et UGA (nom de code opale) . Le ribosome sait alors que son travail est terminé : il donnera un coup de ciseau, et lâchera la nouvelle protéine dans le cytoplasme ! L'étape qui consiste à lire l'ARN messager pour y puiser les informations nécessaires à la synthèse d'une protéine s'appelle la traduction.

Les protéines, qui sont formées de l'enchaînement d'acides aminés, ont deux fonctions principales dans une cellule : elles peuvent catalyser un très grand nombre de réactions chimiques (le travail de copie de l'ADN en ARN messager dans le noyau est réalisé par des protéines, les photocopieuses de notre exemple), et on les appelle alors des enzymes. D'autres protéines, les protéines de structure, constituent l'armature cellulaire.

Nous avons vu que l'ADN contenait les instructions nécessaires à la fabrication des protéines. En fait, l'ADN contient bien plus que cela. Le grand livre précieusement conservé à abri dans le noyau renferme les plans de la totalité de la cellule ! Au moment d'une division cellulaire classique, c'est la totalité du livre qui est transmis à la nouvelle cellule, qui possède ainsi toute la connaissance de sa cellule parente. Quant à l'ARN, il est responsable de plusieurs fonctions essentielles. Nous avons fait connaissance avec deux types d'ARN : l'ARN messager, qui n'est rien d'autre qu'une copie de certaines pages du livre contenant les plans de la cellule (ADN), et l'ARN de transfert, qui apporte docilement les acides aminés aux usines d'assemblage des protéines, les ribosomes. Il existe également un troisième type d'ARN, qui est justement un constituant majeur des ribosomes eux-mêmes. Cet ARN ribosomial possède certaines fonctions catalytiques généralement réservées aux protéines, un point sur lequel nous ne manquerons pas de revenir. Au vu de ses nombreux rôles, il est en tout cas clair que la vie d'un ARN n'est pas de tout repos !

La chiralité

Outre l'universalité du code génétique, des acides aminés utilisés pour fabriquer les protéines et des acides nucléiques porteurs d'information, la vie se distingue également par une autre caractéristique remarquable et unique, la chiralité.

Une molécule possédant un atome carbone asymétrique peut se présenter sous deux configurations différentes, image l'une de l'autre dans un miroir (une molécule chirale ne possède pas de centre ni de plan de symétrie). Un atome de carbone asymétrique est un carbone tétraédrique (lié à 4 atomes ou groupement d'atomes) dont les quatre substituants (éléments liés au carbone) sont différents.

Les deux configurations d'une même molécule (que l'on nomme L ou D) possèdent les mêmes propriétés chimiques et physiques, sauf en ce qui concerne le pouvoir rotatoire. Effectivement, l'une des configurations est capable de faire tourner le plan de polarisation de la lumière vers la droite (elle est dite dextrogyre), tandis que l'autre aura l'action inverse (composé lévogyre, déviation du plan de polarisation vers la gauche). Il est important de noter qu'il n'y a pas de rapport entre la configuration D ou L, et le sens de rotation de la lumière polarisée (vers la droite, dextrogyre, ou vers la gauche, lévogyre). Dit autrement, le D ne signifie pas dextrogyre, et le L ne signifie pas lévogyre.

Dans la nature, on rencontre une quantité équivalente de molécules D et de molécules L (mélange racémique). Cependant, pour une raison encore inconnue, les êtres vivants ne travaillent qu'avec une seule configuration. Tous les acides aminés utilisés par les cellules sont de la forme L, et aucune protéine ne contient un acide aminé de la forme D. Au contraire, les sucres rentrant dans la composition des nucléotides (les éléments de base des acides nucléiques) sont tous sans exception de la forme D. Cette bizarrerie de la nature pose de sérieux problèmes aux chimistes, et se révèle extrêmement utile lorsqu'il s'agit d'identifier la provenance de molécules organiques comme les acides aminés ou les sucres.

Conclusion

Le vivant montre donc une grande unité, ce qui suggère fortement un ancêtre commun à tous les êtres vivants sur notre planète. Comment expliquer sinon que le code génétique soit le même chez une bactérie, un lion ou l'homme ? Que les sucres des acides nucléiques soient tous de la forme D et que la cellule constitue l'unité de base de toutes les formes de vie connues ? A quoi ressemblait cet ancêtre ? Quand est-t-il apparu ? Et surtout, comment est-il sorti du néant ? Nous allons tenter d'apporter quelques éléments de réponse à ces questions ...

Camille Flammarion (1842-1925). Cet astronome français popularisa le concept de pluralité des mondes au travers de nombreux ouvrages (Crédit photo : droits réservés).

Antony Van Leeuwenhoek (1632-1723) découvrit le monde des micro-organismes (Crédit photo : droits réservés).

Le microscope de Leeuwenhoek se composait d'une petite bille de verre sertie sur une plaque métallique. L'objet à examiner était fixé au sommet d'une pointe métallique que l'on pouvait déplacer devant la lentille sphérique. Bien que très simple, cet instrument ouvrit les portes d'un nouveau monde (Crédit photo : droits réservés).

Une cellule est principalement constituée d'une membrane, d'un cytoplasme (une sorte de liquide clair) et d'une petite quantité de matériel génétique, dont la localisation diffère selon qu'il s'agit d'une cellule procaryote (l'ADN flotte librement dans le cytoplasme) ou d'une cellule eucaryote (l'ADN est enfermé dans un noyau) (Crédit photo : droits réservés).

Une cellule bactérienne procaryote. La membrane cellulaire (en bleu pale), qui isole la cellule du monde extérieur, est ici renforcée par une épaisse paroi (couches jaunes et vertes). L'intérieur de la cellule est constitué d'un gel transparent, le cytoplasme, qui renferme une longue molécule d'ADN (en bleu) ainsi qu'une myriade de petites unités de fabrication de protéines, les ribosomes (Crédit photo : droits réservés).

Contrairement aux procaryotes, la cellule eucaryote est intensément compartimentée. La différence la plus flagrante concerne l'ADN, qui est ici enfermé dans un noyau (2). Les cellules eucaryotes sont généralement plus grandes que les cellules procaryotes (10 microns contre 1 micron en moyenne). Le cytoplasme renferme également de nombreux organites comme les mitochondries qui sont des petites centrales énergétiques (3) et des chloroplastes ou s'effectue le processus de photosynthèse (1). La synthèse des protéines ne s'effectue plus librement dans le cytoplasme, mais à l'intérieur d'un ensemble de sacs et de tubes formés par le réticulum endoplasmique et l'appareil de Golgi (Crédit photo : droits réservés).

Contrairement à un ordinateur, ou les informations sont stockées sur des disques durs ou des cd-roms, la cellule conserve les instructions nécessaires à son fonctionnement et à son assemblage sur une macromolécule complexe, l'ADN (Crédit photo : droits réservés).

Les protéines sont constituées d'acides aminés mis bout à bout. Ces molécules, qui peuvent atteindre parfois des dimensions respectables, catalysent de très nombreuses réactions chimiques (enzymes), et participent directement à l'ossature des cellules (Crédit photo : droits réservés).

La lysine, un acide aminé biologique. On dénombre plus d'une centaine d'acides aminés différents, mais seulement 20 rentrent dans la composition des protéines (Crédit photo : droits réservés).

La membrane cellulaire joue un rôle important en isolant le milieu cellulaire du monde extérieur et en autorisant certains échanges. Elle est principalement constituée d'une double couche de phospholipides (les petites chaînes vert pâle coiffées d'une sphère violette) ou se trouvent insérées ici et là des protéines. Ces dernières peuvent être situées à l'extérieur (sphères vertes) ou à l'intérieur (sphère violette). D'autres traversent aussi la membrane de part en part (élément bleu pale) et constituent alors souvent des zones de transit entre l'extérieur et l'intérieur (Crédit photo : droits réservés).