Les rayons cosmiques et les environnements agressifs ne tuent pas les micro-organismes; ils entretiennent même un métabolisme actif qui «répare» les mutations. Ceci donne naissance à l’hypothèse de la panspermie inverse: des micro-organismes terrestres pourraient «conquérir» l’espace et devenir l’origine de la vie sur d’autres planètes. Par ailleurs, les formes de vie primitives sur Terre se sont développées dans des conditions si différentes des conditions actuelles qu’elles peuvent sembler presque extraterrestres. L’étude de ces systèmes nous aide à comprendre non seulement où la vie pourrait exister, mais aussi à quoi elle pourrait ressembler.
Le passé
Des expériences ont confirmé l’existence d’organismes vivants à l’extérieur de l’ISS dont l’ADN reste inchangé malgré des conditions extrêmes, notamment les radiations cosmiques, a indiqué à RIA Novosti l’Institut central de recherche en génie mécanique (JSC TsNIIMash), principal institut de recherche de la société d’État Roscosmos.
De plus, les résultats incluent des représentants de bactéries terrestres et marines typiques, notamment des habitants de la mer de Barents et du sol de Madagascar. Ceci indique la présence d’un transport ascendant d’ADN bactérien de la troposphère vers l’ionosphère: les organismes vivants à une altitude de 400 km ne sont pas des habitants aléatoires.
Les rayons cosmiques et les environnements agressifs ne tuent pas les micro-organismes ; au contraire, ils maintiennent un métabolisme actif qui «guérit» les mutations, expliquent les scientifiques. Ceci soulève l’hypothèse d’une panspermie inversée: des micro-organismes terrestres pourraient «conquérir» l’espace et devenir la source de la vie sur d’autres planètes.
Grâce au soutien de la NASA, des scientifiques ont reconstitué une enzyme utilisée pour la première fois par des organismes terrestres il y a 3,2 milliards d’années. Ce faisant, ils ont confirmé la présence d’une biosignature chimique dans des roches servant à étudier la vie ancienne sur Terre. Cette étude apporte un éclairage nouveau sur la biosphère terrestre aux premiers stades de l’histoire de notre planète et confirme l’existence d’une biosignature robuste que les explorateurs robotisés et habités pourront exploiter pour rechercher des traces de vie ancienne sur d’autres planètes.
Une étude publiée dans la revue Nature Communications le 22 janvier 2026 examine un type de métabolisme appelé fixation de l’azote, ou diazotrophie. Ce processus transforme l’azote biologiquement inutilisable présent dans l’atmosphère terrestre en molécules indispensables à la survie de tous les organismes vivants.
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Sur Terre, il existe un groupe particulier d’organismes, appelés diazotrophes, capables de fixer l’azote. Ce groupe comprend une grande diversité de bactéries (ainsi que plusieurs archées et eucaryotes) présentes à différents niveaux du vivant. Certains diazotrophes sont des organismes libres qui fixent l’azote naturellement. D’autres sont symbiotiques et vivent en association avec d’autres organismes, notamment dans les racines des plantes, les lichens, les champignons, et même dans le tube digestif des termites et des vers à bois.
Les isotopes sont différentes formes d’un même élément. Chaque forme possède le même nombre de protons dans son noyau, mais un nombre différent de neutrons. Dans l’atmosphère, l’azote se présente principalement sous forme d’azote-14 (7 neutrons, représentant 99,6337% de l’azote atmosphérique) et d’azote-15 (8 neutrons, représentant seulement 0,3663% de l’azote atmosphérique). Les processus biologiques, comme la fixation de l’azote, utilisent principalement l’azote-14. NASA/Aaron Gronstal
Ce qui unit ce groupe diversifié d’organismes est la présence d’une enzyme appelée nitrogénase. Cette enzyme leur permet de convertir l’azote atmosphérique en composés nécessaires à la synthèse de certaines molécules essentielles à la vie, comme les protéines et l’ADN. Plus précisément, ils transforment l’azote diatomique (N₂) en formes d’azote biologiquement utilisables, telles que l’ammoniac (NH₃), permettant ainsi à l’azote d’intégrer la chaîne alimentaire.
Ainsi, tous les organismes de la biosphère terrestre dépendent des diazotrophes, qui nous fournissent tout l’azote dont nous avons besoin pour survivre.
La fixation de l’azote étant essentielle à la vie telle que nous la connaissons, les scientifiques pensent que la nitrogénase a dû apparaître très tôt dans l’histoire de la vie, à une époque où seuls des micro-organismes unicellulaires existaient.
«Les premières formes de vie sur Terre évoluaient dans des conditions si différentes des nôtres qu’elles auraient pu paraître presque extraterrestres», explique Betül Kaçar, directrice du laboratoire Kaçar à l’Université du Wisconsin-Madison. Avec le soutien de la NASA, Kaçar et son équipe s’efforcent de comprendre l’histoire de la vie à l’échelle planétaire et le potentiel de vie dans l’univers en reconstituant les processus biochimiques disparus utilisés par les organismes anciens. «L’étude de ces systèmes nous aide à comprendre non seulement où la vie a pu exister, mais aussi à quoi elle a pu ressembler.»
Les détails des premières formes de vie sur Terre restent flous, car les fossiles laissés par les micro-organismes dans les archives géologiques peuvent être ambigus ou difficiles à identifier. Cependant, lorsque l’azote atmosphérique est fixé, il subit de légères modifications détectables par les scientifiques. La composition isotopique des atomes d’azote au sein d’un diazotrophe change. Au fil du temps, lorsque les micro-organismes meurent, cet azote modifié s’incorpore aux roches. Les sédiments se déposent, s’enfouissent, se compriment, s’érodent et se mélangent tout au long des âges terrestres. Et pourtant, même après des milliards d’années, les scientifiques peuvent encore identifier la composition isotopique de l’azote laissé par d’anciens diazotrophes dans les archives géologiques.
Structures tridimensionnelles prédites du complexe nitrogénase DDKK ancestral, des formes anciennes aux formes modernes. Université du Wisconsin-Madison/Holly Rucker
En étudiant la composition isotopique de l’azote, les scientifiques peuvent ainsi déterminer quand les enzymes nitrogénases sont apparues pour la première fois.
Par le passé, l’utilisation des isotopes de l’azote comme biosignatures a suscité des interrogations. À l’instar du vivant, les enzymes évoluent au fil du temps. Les changements des conditions environnementales terrestres entraînent des modifications enzymatiques au niveau moléculaire. La nitrogénase primitive était probablement plus petite et moins complexe que celle présente chez les organismes modernes. De ce fait, les signatures isotopiques de l’azote laissées par les nitrogénases anciennes pourraient différer de celles observées aujourd’hui.
Pour déterminer si les isotopes de l’azote pouvaient être utilisés comme biomarqueur fiable, l’équipe a eu recours à des techniques de biologie synthétique afin de recréer d’anciennes versions de l’enzyme. Ils ont procédé à une rétro-ingénierie de la nitrogénase moderne, remontant progressivement le fil de l’évolution pour révéler des versions plus simples de l’enzyme ayant pu exister il y a très longtemps.
Une étude a ensuite été menée sur le comportement d’anciennes versions de l’enzyme introduites dans des micro-organismes vivants. Il a été constaté que la composition isotopique de l’azote restait inchangée pendant des milliards d’années. Ces résultats démontrent que les caractéristiques isotopiques de la fixation de l’azote dans les roches les plus anciennes de la Terre reflètent bien l’activité des premières formes de vie.
«En remontant le temps, on constate que les séquences d’ADN de ces nitrogénases anciennes sont très différentes de celles des nitrogénases modernes», explique Holly Rucker, doctorante au sein du laboratoire de Casar et auteure principale de l’article. «On observe également que la structure de l’enzyme évolue avec le temps. Cependant, nous avons découvert que malgré ces différences de séquence et de structure, ces enzymes anciennes catalysent toujours les mêmes réactions chimiques que leurs descendantes modernes.»
La collection de gènes synthétiques de l’équipe représente également différentes versions de la nitrogénase ayant existé au cours de plus de deux milliards d’années d’évolution. Ceci contribue à combler les lacunes de nos connaissances sur l’évolution de la nitrogénase et sur les caractéristiques des organismes fixateurs d’azote anciens.
Holly Rucker examine une boîte de Petri dans un laboratoire de l’Université du Wisconsin-Madison. Université du Wisconsin-Madison/Holly Rucker
«Cette étude démontre la grande résilience de la nitrogénase (et de sa signature isotopique de l’azote associée) face aux changements, tant au niveau de la séquence enzymatique que de l’environnement planétaire », explique Rucker. « Le fait que les nitrogénases ancestrales présentent le même profil isotopique sur des milliards d’années de modifications moléculaires et malgré les brusques changements environnementaux survenus sur Terre souligne véritablement le potentiel des isotopes de l’azote comme biosignature. Un autre aspect essentiel de ce travail est qu’il conforte notre interprétation des plus anciennes signatures de nitrogénase dans les archives géologiques terrestres, ce qui est crucial pour comprendre la chronologie de l’émergence de processus métaboliques essentiels comme la fixation de l’azote sur Terre.»
La fixation de l’azote étant un élément important de la biologie sur Terre, ces recherches pourraient également apporter des éléments de réponse au mystère de la vie au-delà de notre planète.
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«Si nous voulons voir la vie au-delà de la Terre, nous ne pouvons pas nous limiter à la vie telle que nous la connaissons aujourd’hui», a déclaré Kachar.
Maintenant que les scientifiques ont confirmé la possibilité d’utiliser les isotopes de l’azote comme biosignature de la vie ancienne sur Terre, la même méthode pourrait potentiellement être appliquée à d’autres mondes rocheux.
«Les biosignatures confirmées, comme les isotopes de l’azote, constituent un outil précieux pour l’exploration planétaire et l’accès à une histoire biologique oubliée», a déclaré Kachar. «Si des signaux similaires sont détectés sur Mars ou d’autres planètes rocheuses, ils pourraient indiquer d’anciens métabolismes ayant permis l’existence de la vie dans des conditions très différentes. L’étude de ces systèmes nous aide à comprendre non seulement où la vie pourrait exister, mais aussi à quoi elle pourrait ressembler.»
L’avenir
Et si l’on réarrangeait le génome humain? Notre génome est l’ensemble de l’ADN présent dans nos cellules. Depuis 2011, il est possible de modifier les génomes facilement et précisément. L’outil moléculaire CRISPR-Cas9 a d’abord été développé et utilisé, entre autres, à bord de la Station spatiale internationale. Puis sont apparues les méthodes d’édition de base et d’édition de séquence, qui permettent d’apporter des modifications infimes au génome de tout organisme vivant.
Le potentiel de l’édition génique pour les voyages interstellaires est quasi illimité. L’un des dangers les plus graves auxquels les astronautes seront confrontés dans l’espace lointain est l’exposition accrue aux radiations, susceptible de perturber de nombreux processus physiologiques et d’augmenter le risque de cancer à long terme.
Grâce à l’édition génomique, les scientifiques pourraient peut-être introduire dans le corps humain des gènes végétaux et bactériens capables de neutraliser les radiations issues des déversements de déchets radioactifs et des retombées radioactives. Cela semble relever de la science-fiction, mais d’éminents chercheurs estiment que c’est la clé de notre progression dans le système solaire.
Image microscopique d’un tardigrade. STEVE GSHMEISSNER/SCIENCE PHOTO LIBRARY/Getty Images
L’identification et l’introduction de gènes capables de ralentir le vieillissement et de prévenir les dommages cellulaires pourraient également s’avérer utiles. Il est aussi possible de développer des cultures résistantes aux radiations, puisque les équipages devront produire leur propre nourriture, et de personnaliser les médicaments en fonction des besoins des astronautes, en tenant compte de leurs caractéristiques génétiques.
Les tardigrades sont des animaux microscopiques parfois appelés «oursons d’eau». Des expériences ont montré que ces minuscules créatures peuvent résister à des températures extrêmes, à la pression, à de fortes radiations et à la famine. Ils peuvent même survivre dans le vide spatial.
Les généticiens cherchent à comprendre leur génome, et un article paru dans Nature en 2025 s’est efforcé d’identifier les gènes et les protéines clés qui confèrent à ces organismes miniatures une résistance extraordinaire au stress. Si certains de ces gènes pouvaient être introduits dans les cultures, celles-ci pourraient être rendues résistantes aux niveaux les plus élevés de radiation et de stress environnementaux.
Plus fascinante encore est la question de savoir si l’introduction de gènes de tardigrade dans le génome humain pourrait le rendre plus résistant aux conditions extrêmes de l’espace. Des scientifiques ont déjà démontré qu’en laboratoire, des cellules humaines développaient une tolérance accrue aux rayons X après l’introduction de ces gènes.
Kate Rubins a été la première personne à séquencer l’ADN dans l’espace. NASA
Le transfert de gènes de tardigrades n’est qu’un exemple hypothétique de la façon dont les humains et les cultures pourraient être modifiés pour les rendre mieux adaptés aux voyages spatiaux.
En novembre 2018, le scientifique chinois He Jiankui a annoncé la naissance des premiers bébés génétiquement modifiés. Il a introduit un gène conférant une résistance à l’infection par le VIH dans des jumeaux à naître. Il a ensuite été emprisonné, puis libéré et autorisé à reprendre ses recherches.
Dans cette nouvelle course à l’espace, certains pays pourraient adopter des mesures bien plus radicales que d’autres en matière d’édition génomique, notamment en Occident où les restrictions sont déjà sévères. Le vainqueur en retirera d’énormes bénéfices scientifiques et économiques.
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