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Emmanuelle Javaux, des premières traces de la vie sur Terre à son évolution : une approche scientifique multidisciplinaire

Pour cette rencontre, Emmanuelle Javaux nous a accueilli avec une très grande gentillesse dans ‘son’ département de géologie situé sur le campus boisé de l’Université de Liège au Sart-Tilman. Outre un entretien tout en fine intelligence appliquée pour sa part, nous avons été convié à pénétrer dans les laboratoires où l’on découvre notamment de nombreux fossiles, de nombreux microscopes aussi sophistiqués les uns que les autres, et notre stupéfaction a été totale lorsque, sous nos yeux écarquillés, nous est montré avec une émotion partagée, faut-il bien le préciser, un morceau de roche rapporté tout récemment d’Afrique du Sud par notre hôte et qui date de 3,5 milliards d’années !

Professeur ordinaire, présidente du département de géologie à l’Université de Liège, directrice du laboratoire de paléobiogéologie, de paléobotanique et de paléopalynologie, Emmanuelle Javaux a été élue membre de l’Académie royale de Belgique le 29 mars 2014, dans la Classe des Sciences. Ses recherches, reconnues mondialement, ne cessent de scruter les premières traces de la vie sur Terre et son évolution, dont celle de la biosphère au précambrien. Elles portent également sur la géobiologie de tapis microbiens dans des milieux extrêmes, la caractérisation de biosignatures et leur fossilisation et, rien de moins, les conditions d’habitabilité planétaire. On ne compte plus les nombreuses publications scientifiques ainsi que les nombreux prix, bourses et honneurs reçus – dont actuellement une chaire de recherche de la fondation Francqui – qui, du reste, n’empêchent aucunement cette infatigable chercheuse de réputation internationale de nous parler une langue claire, directe et simple, teintée du désir inaltéré d’aller de l’avant dans la conquête et la découverte des premières traces de la vie, aussi lointaine et infime soit-elle ! Un vrai bonheur avec ce quelque chose de la ‘vraie’ vie.

Comment avez-vous vécu et ressenti votre récente entrée comme membre de l’Académie royale de Belgique ?


Tout d’abord, c’est un grand honneur et une grande surprise ! Pourquoi moi ? Mais, cela fait très grand plaisir que l’on reconnaisse mon travail d’autant plus que je suis une des plus jeunes académiciennes. De plus, pouvoir côtoyer des gens très brillants et intéressants, c’est formidable. J’avais déjà été invitée par le Collège Belgique et je faisais déjà de la recherche avec certains académiciens. Et comme je m’intéresse à beaucoup d’autres choses que mon domaine, c’est donc à la fois une occasion de partager et aussi de développer de nouvelles recherches multidisciplinaires et à la fois également d’apprendre ! J’ai, en effet, une envie énorme d’apprendre ! C’est, d’ailleurs, une vraie bulle d’oxygène et une réelle joie que d’entendre et de participer, le samedi, à une conférence en dehors de tous les tracas du quotidien.

Oui, et déjà vaste programme que le vôtre à l’Académie cet automne, car tout prochainement, ce 23 octobre et le 13 novembre, vous donnerez deux conférences sous forme de, respectivement, deux et trois leçons dans le cadre du Collège Belgique. Pour la première d’entre elles la question n’est-elle pas, somme toute : que s’est-il passé au juste il y a 1,8 milliard d’années ? Pouvez-vous nous en dire quelques mots apéritifs ?

Pour la première, c’est une grande question ! Celle de l’origine et de l’évolution des eucaryotes, les cellules à noyaux. Ma spécialité, c’est d’étudier les traces de vie fossiles et surtout des microfossiles, et notamment des fossiles d’eucaryotes. Les plus anciens microfossiles, dont on est sûr que ce sont des eucaryotes, ont 1,8 milliard d’années. De cette période à 600 millions d’années, on en voit de plus en plus complexes jusqu’à l’apparition des animaux. Alors, peut-être y a-t-il des fossiles plus anciens ? On ne sait pas et c’est ce que l’on cherche aussi, en tenant compte de l’environnement, toujours dans l’interaction réciproque qu’il y a pu avoir et qu’il y a eu entre l’évolution de la terre et celle de la vie.

Et pour la seconde conférence, la question est-elle : que peut-on attendre de l’influence du soleil sur notre bonne vieille Terre et la vie qui y poursuit son chemin ?

Cette conférence concerne l’habitabilité des planètes dans le système solaire. Je parlerai de l’autre aspect de ma recherche : les premières traces de vie, et de l’origine de la vie. Quelles sont les conditions pour qu’une planète abrite la vie ? Le seul exemple que nous ayons, c’est la Terre.

Ces conditions sont, semble-t-il, assez strictes !

Oui, il y a des conditions minimales. Il faut de l’eau liquide et des éléments chimiques : carbone, hydrogène, oxygène, azote, phosphore et souffre. Est aussi nécessaire une source d’énergie : le soleil ou des réactions chimiques. Mais la Terre est une planète géologiquement très active, activité qui permet de recycler la croûte terrestre et de fournir des nutriments à l’océan où la vie est sans doute apparue. On étudie cela en collaboration avec des astrophysiciens car on ne sait pas si cette activité a permis cette apparition et si la vie s’y perpétue sur une planète ou pas !

Mais justement, vous avez débuté par des études de biologie, ensuite un doctorat en géologie au Canada et un post-doc à Harvard, et vous vous êtes davantage penchée sur les premières formes de vie à partir des fossiles ! Vous êtes paléontologue aussi. Mais comment ce passage s’est-il effectué ? D’autant plus que l’approche est multidisciplinaire, tout à la fois aussi astrobiologie, microbiologie, géochimie, même paléobiogéologie !

Bio et géo parce que paléo ! Car la paléontologie, c’est l’étude de l’histoire de la vie dans un contexte géologique et donc c’est lié. Avoir les deux, c’est bien et mieux !

Oui, et c’est évidemment toute la question du passage du géologique au chimique et au biologique ?

On ne saura jamais ! On peut tester des scénarios mais on ne saura jamais exactement ce qui s’est passé ! C’est davantage l’affaire des chimistes pré-biotiques. En ce qui me concerne, je remonte le plus loin possible, jusqu’à 3,5 milliards d’années, en comprenant quelles traces le vivant a pu laisser et dans quelles conditions. Avant, la Terre était déjà habitable, les conditions étaient déjà réunies pour que la vie y apparaisse. Mais comme la Terre a subi beaucoup de bouleversements, les roches très anciennes ont été transformées. Les toutes premières formes de vie ont disparu ! Passer donc des molécules toutes simples à la première cellule, c’est toute une évolution chimique que l’on peut essayer de reconstruire en labo mais on ne saura jamais si c’est vraiment cela qui s’est passé.

Lorsqu’on regarde la faune fossile au cambrien, par exemple dans le schiste de Burgess, avec une telle diversité d’animaux, tout devenait possible pour l’apparition de la lignée qui mènera à l’Homo sapiens ? Tout s’est-il joué malgré tout avant, au précambrien ?

Oui, tout à fait. La vie est divisée en trois grands domaines : les bactéries, les archées et les eucaryotes. Ces trois branches sont apparues au précambrien (avant 550 millions d’années jusqu’à l’accrétion de la Terre à 4,5 milliards d’années). Et les animaux, c’est juste une petite branche des eucaryotes ! Alors qu’on a l’impression que c’est quelque chose d’important dans la diversité du monde vivant. Et même les animaux apparaissent déjà au précambrien. À 635 millions d’années, il y a déjà des traces animales sous forme de molécules préservées microscopiques.

Y a-t-il une finalité ou les choses ont-elles évolué de manière plus hasardeuse et plus contingente comme le suggère Stephen Jay Gould dans La vie est belle – Les surprises de l’évolution en parlant de décimation plutôt que de diversité croissante ou d’évolution vers la complexité ? Et à la question de savoir pourquoi les hommes existent, il répond : parce que Pikaia (un petit poisson à corde dorsale) a survécu à la décimation ! Peut-on parler d’imprévisibilité ou d’improbabilité dans l’évolution ? La nature est-elle, somme toute, anarchique et sans dessein ?

C’est cela l’évolution ! Il y a des extinctions mineures puis des extinctions massives où plus de 60 % de la diversité disparaît. Cela arrive par hasard. Il n’y a donc pas de direction vers quelque chose de mieux. Il n’y a rien qui soit mieux qu’autre chose ! Souvent, j’ai l’impression qu’on confond la valeur d’une vie humaine avec quelque chose de plus évolué et de plus complexe. Non, il n’y a pas quelque chose de plus évolué qu’autre chose, par exemple qu’une bactérie ! Même s’il y a complexification dans la matière, on a tendance à mettre l’humain au-dessus de la vie alors que c’est un petit maillon dans les animaux eucaryotes, l’une des trois branches de la vie ! Nous ne sommes qu’une espèce dans la diversité du vivant mais une espèce qui a beaucoup d’impact sur les autres espèces !

D’ailleurs, souvent, lorsque je rencontre des gens lors de mes conférences, ils veulent qu’il y ait un sens, qu’on aille vers un mieux et que l’homme en soit le sommet. Je leur réponds que non, que c’est la nature et que nous ne sommes là que par hasard, qu’il n’y a pas de sens. Comme s’il fallait que tout ait un sens et que tout aille vers un mieux ! Vous pouvez donner n’importe quel sens à votre vie, cela n’a rien à voir avec notre biologie, avec notre place dans l’évolution et notre présence sur la planète. D’ailleurs, la majorité de la vie sur la terre est faite d’une cellule mais on ne la voit pas.

Vous vous préoccupez aussi d’une éventuelle vie extraterrestre ?

Oui, c’est une hypothèse scientifique valable et intéressante. La vie est apparue sur notre planète et c’est la raison pour laquelle on se demande quelles sont les conditions pour que la vie, basée sur le carbone, apparaisse sur une planète rocheuse comme la nôtre. Si les conditions sont réunies, je ne vois pas pourquoi la vie microbienne n’apparaîtrait pas sur une autre planète.

Par exemple Mars, qui est notre voisine rocheuse la plus proche, semble avoir été habitable au début de son histoire. Cherchons-y donc, avec les robots, de la matière organique afin de voir si elle peut être préservée et si elle est non-biologique et provient de météorites ou d’une autre forme de vie ! Mais si cette vie existe, on n’en sait rien.

Quels sont maintenant vos projets, d’autant que vous avez reçu une chaire de recherche de la fondation Francqui jusqu’en 2016 ?

J’ai plein de projets mais pas assez de temps ! Et j’ai seulement l’impression, maintenant, que je suis dans la période la plus active. Car en même temps que la chaire Francqui, j’ai obtenu un projet européen de cinq ans et un PAI (Pôle d’Attraction Interuniversitaire) avec d’autres collègues belges. C’est un financement fédéral, le seul moyen de pouvoir collaborer et d’être supporté par l’État entre Flamands et Wallons. Je peux donc enfin engager des post-doctorants, des doctorants et toute une équipe de chercheurs. Nous travaillons aussi bien dans l’ancien que dans l’actuel. On vient de finir une étude sur des tapis microbiens en Antarctique afin de savoir quelles signatures ils laissent dans des sédiments de trois mille ans, et ensuite les comparer à des sédiments de quelques milliards d’années.

Au mois de janvier, on aura une expédition en Éthiopie pour étudier des milieux extrêmes aussi, où on a l’impression d’être sur une autre planète avec des sources d’eau chaude qui fument et crachent du souffre et beaucoup de sel ! On tente de voir quelle est la diversité et ce que cela laisse comme traces, qui ressemblent à la vie mais qui n’en sont pas, des sortes de pseudo-signatures de vie. Puis, on extrapole cela au passé, au précambrien, sur les trois ou quatre milliards d’années qui précèdent.

J’ai également trois gros projets en Afrique, au Congo, en Mauritanie et en Afrique du Sud. Mais j’aimerais m’étendre dans d’autres régions comme l’Australie où j’ai déjà travaillé, et la Chine où des roches très anciennes se préservent très bien.

Pour l’évolution des eucaryotes, on connaît les groupes qui existent maintenant (les animaux, les plantes, les êtres unicellulaires, les algues), ils ont un dernier ancêtre commun qui n’est pas nécessairement le premier eucaryote. En étudiant les fossiles au cours du temps, j’essaye d’identifier si ce sont des membres de ces groupes ou si c’est une étape précédente. Dans ce cadre, on essaye de voir comment les grosses glaciations, qui ont eu lieu sur la Terre il y a 700 millions d’années, ont affecté l’évolution des eucaryotes notamment. Avant cela, on étudie les traces de vie d’il y a 3,5 milliards d’années, car un trou existe dans le type de microfossiles que nous étudions (pas seulement des eucaryotes), et que nous essayons de combler, jusque 1,8 milliard d’années.

Mais, on ne sait pas comment la cellule eucaryote est apparue !

Quel est votre meilleur souvenir au cours de vos recherches de terrain ?

Par exemple, j’ai trouvé en Afrique du Sud des fossiles qui ont 3,2 milliards d’années ! Ce sont des cellules fossilisées mais qui font un tiers de millimètre. Cela m’a vraiment épatée ! Car, avant cela, on n’en trouvait qu’à 1,8 milliard ! Avoir sous les yeux (au microscope) des cellules fossilisées de un milliard d’années ou plus, tous les jours au labo, ou être entourée, sur le terrain, de montagnes de 3,5 milliards d’années, c’est époustouflant !

Propos recueillis par Robert Alexander

Quelques indications bibliographiques :
Gargaud, M., Amils, R., Cernichicaro, Cleaves, J., Pinti, D., Viso, M., Albarede, F., Arndt, N., Javaux, E., Prantzos, Stahler, Raymond, Rouan, Ehrenfreund, Charnley, Spohn, Encrenaz, Latham, Kaltenegger, Kobayashi, Horneck, E. Javaux, Bersini, Gomez, & Tirard (Eds.), (in prep, 2014). ENCYCLOPEDIA OF ASTROBIOLOGY. 2nd Edition Springer.1600 p (1er Edition: 2011).
Javaux E.J. & Dehant V., 2010. Habitability from stars to cells. Astronomy & Astrophysics Review 18, 383-416.
Javaux, E.J., Marshall, C.P. & Bekker, A., 2010. Organic-walled microfossils in 3.2-billion-year-old shallow-marine siliciclastic deposits. Nature 463, 934-938.
Javaux, E.J., Knoll, A.H., and Walter, M. R., 2001. Morphological and ecological complexity in early eukaryotic ecosystems. Nature 412, 66-69.

Quelques références en français :

Javaux E.J., 2008. Évolution de la biosphère au Précambrien et implications pour l’astrobiologie. Bulletin de l'Académie royale des Sciences, des Lettres et des Beaux-Arts de Belgique. Sciences. Tome XVIII (1-6) 39 p.
Javaux E.J., 2012. En quête de signatures de vie. In « guide du voyageur Guide du voyageur intergalactique ». Culture ULg. 7 p. http://culture.ulg.ac.be/jcms/prod_1049079/en-quete-de-signatures-de-vie
Plusieurs articles et reportage sur : http://reflexions.ulg.ac.be/cms/c_25621/fr/javaux-emmanuelle

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