Biosphère profonde et origine de la vie sur Terre

Réaliser que la vie abonde sous la surface de l'écorce terrestre est certainement un des plus grands bouleversements conceptuels de ces dernières années. Les microorganismes semblent exister partout où se trouve de l'eau liquide et des températures inférieures à 113°C et il n'est plus absurde d'imaginer l'existence d'une biosphère jusqu'à au moins 6 kilomètres de profondeur dans la croûte terrestre. Au-delà, des implications environnementales et sociétales que cela soulèvent, se pose la question de l'origine de la vie et de l'existence ou non d'une vie primitive se développant sous les surfaces inhospitalières de la "jeune" Terre (dès 3,8 milliards d'années ?) et de la "vieille" Mars.

(Figure 1) : Micro-organismes vivants (à gauche) et microfilaments fossiles (provenant d'un fumeur inactif de la ride Pacifique

Les problèmes de l'étude de la vie microbienne en profondeur sont analogues à ceux de la recherche de témoins biogéniques fossiles dans les roches très anciennes (Archéen, 4,0 à 2,5 Ga) en ce qui concerne la faiblesse et l'ambiguïté du signal biogénique dans l'environnement minéralisé où il se trouve (Figure 1).

Ainsi, aucune des évidences morphologiques, isotopiques ou moléculaires identifiées à ce jour dans les roches archéennes n'ont pu être attribuées de manière univoque à des témoins de vie primitive et, dans nombres d'exemples, se pose la question d'une "contamination" des marqueurs fossiles par une faune endolithique sub-actuelle.

C'est dans cette logique que s'inscrit ce programme de recherches. D'un point de vue technique, il s'agit de mettre en oeuvre un dispositif analytique capable de réaliser l'imagerie 2D et 3D de microorganismes et des traces de leur activité au sein de l'environnement minéralisé. Cette base de traitement d'échantillons servira d'interface entre l'observation et l'échantillonnage de terrain et les instruments de pointe installés à l'IPGP et sur le campus Jussieu mais également à la formation et à l'encadrement des Masters de recherche et professionnel. Le projet s'organise autour de 7 équipes de l'IPGP- Université Paris 7 pour un total de 22 chercheurs et est en relation avec 9 autres équipes des Universités Paris 6 et Orsay, de l'ENS et du MNHN.

Figure 2 : Pilbara Drilling Project (PDP) Mt Magnet Drilling Compagny

D'un point de vue scientifique, le programme s'appuie sur un projet de 2 forages profonds (Pilbara Drilling Project, Figure 2) qui seront réalisés durant l'été 2004 dans la craton des Pilbara (Australie).

L'objectif est d'étudier de manière pluri-disciplinaire (géologie, minéralogie, géochimie isotopique et élémentaire, microbiologie, géochimie organique) plusieurs repères sédimentaires et hydrothermaux archéens présentant un intérêt à la fois pour la compréhension de la biosphère primitive et pour développer des techniques d'analyse adaptées à la détection et l'authentification de signaux biogéniques dans la biosphère profonde actuelle.

Les deux sites choisis sont le système hydrothermal du North Pole (dépôt de barytine daté à 3,5 Ga, Figure 3) et la formation de Tumbiana à 2,7 Ga du groupe de Fortescue, qui représente l'un des niveaux de référence de la transition Archaéen-Protérozoïque. Les forages sont coordonnés par l'IPGP (Pascal Philippot) et le Geological Survey du Western Australia (Martin Van Kranendonk) et financé par l'IPGP (33%), l'INSU (50%) et un projet de recherches du programme GEOMEX (GEOMicrobiologie des Environements Extremes, 17%) animé Purificacion Lopez-Garcia et Pascal Philippot.

Figure 3 : Site hydrothermal du North Pole, Pilbara, 3,5 Ga

Participants IPGP :

Participants extérieurs :

Pierre Albrecht (ULP)
Thomas Azais (UPMC)
Laurent Binet (ENSCP)
Ioanna Bouloubassi (UMPC)
Thomas Coradin (UPMC)
Sylvie Derenne (ENSCP)
Purificacion López-García (Univ. Paris-Sud)
Marie-Christine Maurel (IJM)
David Moreira (Université Paris-Sud)
Ruben Ocampo (ULP)
Daniel Prieur (IUEM)