Exobiologie et Astrobiologie

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Naissance d’une discipline,

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par Florence Raulin Cerceau

 

L’exobiologie naît dans les années 1960 alors que débutent les premiers projets d’exploration planétaire. Envisager l’exploration de la Lune et des planètes par des vaisseaux spatiaux robotisés, ou encore préparer les vols habités à destination de la Lune, nécessitait d’étudier impérativement la question de la contamination biologique. Ne risquait-on pas de transporter des microbes terrestres sur les autres corps planétaires du système solaire, ou inversement ? Il devenait essentiel de s’intéresser aux problèmes de contamination, dans le cadre de la préparation de telles missions lunaires ou planétaires.

Le généticien et microbiologiste américain (Prix Nobel de médecine en 1958) Joshua Lederberg (1925-2008) s’intéresse à cette époque à l’hypothèse de la panspermie et au problème de la résistance des spores dans l’espace. Il suit de près la question de la contamination biologique planétaire et collabore avec le COSPAR (Committee on Space Research) afin d’établir des protocoles de stérilisation des vaisseaux spatiaux.

Joshua Lederberg (crédits : Hulton-Deutsch collection/Corbis) et une réplique de Spoutnik 1 (crédits : NSSDC, NASA)

Alors que du côté soviétique le premier lancement d’un Spoutnik a eu lieu en octobre 1957, la NASA met en route, en 1960, un programme dans lequel Lederberg est chargé des questions de contamination. Il doit développer un procédé destiné à des analyses biochimiques d’échantillons de sol planétaire, pour étudier la possibilité de vie ailleurs, en tenant compte des problèmes de contamination. C’est surtout la question des échantillons lunaires et martiens qui est discutée. Notons cependant que, dès les années 1960, pour la plupart des scientifiques, la probabilité que des microbes terrestres survivent sur la Lune était considérée comme quasi nulle.

Cette même année, Lederberg forge le terme « exobiology » dans son article « Exobiology : Approaches to life beyond the Earth » paru dans la revue Science. L’article, qui fait suite à sa conférence sur l’exobiologie donnée au COSPAR peu de temps auparavant, pose les bases de cette nouvelle science. Lederberg s’interroge sur la contamination biologique dans le cadre des futures missions dans l’espace, en particulier celles habitées par l’homme, ainsi que celles avec retour d’échantillons planétaires dans les laboratoires terrestres. Il montre surtout dans cet article pionnier, les pistes qui lui paraissent importantes pour ce qu’il appelle la « recherche exobiologique ».

Outre la question de la contamination biologique, d’autres interrogations émergent à l’issue de cette parution. À partir du moment où il devenait possible d’envoyer des sondes spatiales pour explorer le système solaire, pourquoi ne pas aussi en tirer parti pour rechercher des traces de vie ailleurs que sur Terre ? Suite à l’expérience de Miller en 1953, les recherches sur l’origine de la vie commencent à se développer. L’exobiologie devient ainsi la discipline clé pouvant relier ces deux domaines naissants : celui des origines de la vie et celui de l’exploration spatiale.

Des années 1960 au début des années 1970, les missions Apollo s’enchainent et rapportent des centaines de kilogrammes d’échantillons lunaires. Mais, si la contamination biologique scientifiquement nocive de la Lune semble peu probable, celle de Mars, en revanche, est âprement discutée. L’astronome Carl Sagan (1934-1996), le physicien Elliott Levinthal (1922-2012) publient en 1968 avec Joshua Lederberg un article dans la revue Science intitulé « Contamination of Mars » soutenant la possibilité d’une contamination martienne. Ils feront d’ailleurs tous trois partie des équipes scientifiques mises en place pour la préparation de la future mission Viking, à destination de Mars dans les années soixante-dix.

Carl Sagan posant devant une réplique d’un atterrisseur Viking. (crédits : NASA)

La construction du projet Viking débute dès 1968 alors que la course à la Lune bat son plein. Un des buts majeurs de cette mission est d’envoyer deux sondes spatiales pour rechercher des traces de vie sur la surface martienne, Sagan ayant réussi à mobiliser l’opinion sur l’intérêt d’expériences d’exobiologie embarquées dans les sondes. Il va s’avérer alors nécessaire de prendre des précautions particulières pour ne pas contaminer un environnement peut-être propice au développement d’une vie terrestre. Inversement, Mars se présente comme un lieu possible où la vie aurait pu apparaître et être potentiellement une source de contamination pour les terriens. Les expériences d’exobiologie de Viking ont ouvert la voie à l’expérimentation in situ sur la recherche de vie extraterrestre. Sagan sera très influent sur la place de l’exobiologie dans le domaine spatial, en sachant concilier de façon efficace et fructueuse les sciences physiques et celles de l’univers avec les sciences de la vie. Avec une réelle approche pluri- et inter- disciplinaire, il est un des premiers exobiologistes. Il a su aussi promouvoir ce nouveau domaine au niveau du grand public, par une activité de vulgarisation exceptionnelle.

 

Parallèlement à l’exploration spatiale, la science de l’origine de la vie se construit. Une communauté liée à ce domaine, et préexistant à celle de l’exobiologie, s’intéresse dès les années 1950 à la chimie prébiotique (telle l’emblématique expérience de Miller). La première Conférence internationale sur l’origine de la vie (International Conference of the Origin of Life-ICOL) a lieu à Moscou en 1957, suivie par deux autres colloques en 1963 (Wakulla Springs) et 1970 (Pont-à-Mousson).

En 1967, Alexander Oparin, Sidney Fox et Cyril Ponnamperuma discutent la possibilité de rassembler les chercheurs travaillant sur l’origine de la vie selon différentes approches. L’idée est de faire naître une société savante regroupant plusieurs disciplines sous une seule bannière : l’ISSOL (International Society for the Study of the Origin of Life). Créée officiellement en 1973, à l’initiative de chercheurs tels qu’Oparin, Fox, Ponnamperuma et Buvet, l’ISSOL organise la même année sa première conférence à Barcelone. La participation internationale aux programmes spatiaux renforce la société qui obtient le support financier de la NASA. Soulignons que l’exobiologie est aussi présente depuis la fin des années 1960 dans les commissions scientifiques du COSPAR et de l’IAU (International Astronomical Union).

En France, outre la participation active à l’ISSOL, la thématique « exobiologie » est reconnue par le CNES dès les années 1970, du fait des expériences en orbite terrestre. Elle fait alors partie du domaine des sciences de la vie et est scientifiquement coordonnée par le biologiste Hubert Planel. Dans ces mêmes années, plusieurs équipes en France ont développé des recherches sur l’origine de la vie (intitulées souvent « Biogenèse » : René Buvet, Charles Sadron, Jean Orcel, Bernard Pullmann, etc…). Dans les années 1980, la thématique « exobiologie » du CNES intègrera également le domaine de l’exploration de l’univers.

André Brack et François Raulin devant un modèle du rover ExoMars baptisé Rosalind Franklin. Colloque de l’EANA, Orléans, septembre 2019. (Crédit photo : Florence Raulin Cerceau)

Le développement de l’exobiologie en France doit beaucoup au soutien, dans les années 1990, du CNES et du CNRS, et à l’engagement constant des chimistes André Brack et François Raulin. Le premier colloque national d’exobiologie, qui s’est tenu à Roscoff, est organisé en 1997. De même, le Groupe de recherches (GDR) « exobio » du CNRS est créé en 1999 avec l’appui du CNES et du Département sciences de l’univers du CNRS. Le GDR, dirigé jusqu’en 2006 par François Raulin, et qui concernait environ cinquante laboratoires, a permis de fédérer des équipes de recherches, de promouvoir et coordonner le développement de l’exobiologie en France. Sous son égide, une école d’été d’exobiologie a été organisée tous les deux ans (l’École de Propriano, coordonnée par Muriel Gargaud, de l’observatoire de Bordeaux).

Après la disparition du GDR en 2008, François Raulin crée la Société française d’exobiologie (SFE) en mai 2009, société savante regroupant l’ensemble des chercheurs français sur la discipline, qu’il préside jusqu’en 2013 (suivi par Muriel Gargaud et aujourd’hui Hervé Cottin). De son côté, André Brack, spécialiste de la chimie prébiotique des protéines, est le fondateur de l’équipe d’exobiologie du Centre de biophysique moléculaire d’Orléans (CBM). Il a notamment été président de l’ISSOL de 1996 à 1999, et de l’EANA (voir encadré ci-dessous) de sa création en 2001 jusqu’en 2008 . André Brack et François Raulin sont considérés comme les fondateurs de l’exobiologie en France.

 

 

L’exobiologie hors de l’hexagone

En Allemagne, la microbiologiste Gerda Horneck fonde en 1981 le Groupe d’exobiologie du DLR (Deutsches Zentrum für Luft-und Raumfahrt) à Cologne. Ses recherches en exobiologie sont orientées vers les expériences en orbite terrestre destinées à tester la résistance de microorganismes dans l’espace (Spacelab, LDEF, Eureca, Foton, ISS). Des microorganismes sont exposés aux différentes conditions rigoureuses de l’espace (températures, radiations) et des conséquences peuvent être tirées sur la théorie de la panspermie.

Dans les années 1980, d’autres groupes de recherches et organismes officiels internationaux se mettent en place autour de cette thématique. L’IAU (International Astronomical Union) crée en 1981 la commission de « bioastronomie » dans laquelle se regroupent les partisans de SETI (Search for ExtraTerrestrial Intelligence).

Depuis les années 1990, des communautés exobiologiques (ou encore astrobiologiques) sont présentes dans plusieurs pays : création du NAI (NASA Astrobiology Institute) aux USA en 1998, et du CAB (Centro de AstroBiologia) en Espagne en 1999, etc… Au niveau européen, André Brack participe dès 1999 à la création d’un réseau d’exobiologie avec Gerda Horneck, ainsi que le biologiste anglais David Wynn-Williams et le minéralogiste suisse Beda Hofmann. L’EANA (European Astrobiological Network Association) est ainsi créée en 2001 avec le soutien de l’ESA et sous l’impulsion de nombreux exobiologistes de dix-sept pays européens, dont André Brack qui en sera le premier président (jusqu’en 2008), suivi par la microbiologiste Gerda Horneck, puis les géologues et micro-paléontologues Frances Westall (jusqu’en 2019) et aujourd’hui l’italienne Barbara Cavalazzi.

 

La construction de l’exobiologie (encore appelée astrobiologie) repose sur le développement parallèle de nombreux champs de recherches. L’implication des chimistes et cosmochimistes, biochimistes, biologistes moléculaires et microbiologistes, biologistes de l’évolution, celle des géologues et micro-paléontologues, planétologues et astrophysiciens, et aussi celle des philosophes, épistémologues et sociologues, est aujourd’hui essentielle pour l’avancée de cette discipline. Si les exo/astrobiologistes restent des spécialistes chacun dans leur domaine, ils doivent aussi être à l’écoute des autres champs de recherches : l’exo/astrobiologie est une science « globale » basée sur l’interdisciplinarité, indispensable à toutes les étapes des recherches, comme par exemple aujourd’hui dans le domaine des exoplanètes, en tant qu’environnements potentiels d’une autre vie. Cette interdisciplinarité conduit non seulement à une grande richesse de voies d’approche, mais également à une grande puissance d’analyse des données par la mise en commun de travaux orientés vers une même cause : l’étude de la vie dans l’univers, qu’elle soit terrestre ou extraterrestre.

 

 

Bibliographie :

 

  • Brack André, Mars, notre passé et notre avenir, humenSciences, 2019.
  • Lederberg Joshua, « Exobiology: Approaches to Life beyond the Earth », Science 12 Aug 1960, Vol. 132, Issue 3424, pp. 393-400
  • Raulin François, « De l’exobiologie à l’astrobiologie », La Revue pour l’histoire du CNRS, N° 23, Hiver 2008, pp. 32-37.
  • Raulin Cerceau Florence, « Histoire de l’exobiologie », Histoire de la recherche contemporaine, CNRS Editions, la revue du Comité pour l’histoire du CNRS, Tome V – N°1, 2016, pp. 42-51.

 

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