Dépendants à l'oxygène...

[Vitturinu]

Bonjour
Je me demande pourquoi on doit respirer?
Je sais bien que respirer permet d'apporter de l'oxygène à nos cellules mais pourquoi nos cellules ont elles besoin d'oxygène?
Je veux dire, si la vie est capable de se former sur n'importe quelle planète dans n'importe quelle conditions alors il peut y avoir des planètes qui abritent la vie mais sans oxygène. Il existe même des bactérie anaérobie sur terre qui ne supportent pas l'oxygène.
Alors pourquoi dans toute sa complexité la vie nous a t'elle rendu totalement dependant de l'oxygene? Si c'est parcequil nous entoure pourquoi ne sommes nous pas dépendant à la terre, le gaz carbonique etc...
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[JPL]

La vie a commencé sur terre sans oxygène, mais les réactions d’oxydation nécessaires pour fournir de l’énergie aux cellules (réactions qui existent toujours d’ailleurs) ne peuvent fournir qu’une quantité limitée d’énergie. L’atmosphère s’est enrichie en oxygène quand certaines cellules (les cyanophycées) ont "inventé" la photosynthèse car en effet l’oxygène peut être considéré comme un "déchet" de la photosynthèse. La plupart des êtres vivants sont d’ailleurs morts à cette époque quand l’atmosphère a été suffisamment riche en oxygène car l’oxygène est toxique.

Seules ont résisté quelques espèces de cellules qui par chance avaient un équipement enzymatique permettant de s’opposer à cet effet toxique. Mieux encore certaines de ces cellules sont parvenu à utiliser l’oxygène pour leurs réactions d’oxydation et, miracle (enfin il n’y a rien de miraculeux quand on connaît un peu de chimie) les réactions d’oxydation qui utilisent l’oxygène fournissent bien plus d’énergie que celles qui ne l’utilisent pas. Donc petit à petit ce qui était un poison a été "domestiqué" pour permettre aux cellules d’avoir un métabolisme énergétique intense et nous ne pouvons plus nous en passer.

Il n’empêche que même maintenant respirer trop longtemps de l’oxygène pur est nocif pour nos tissus. En effet les mécanismes enzymatiques qui permettent de contrer cette toxicité sont facilement débordés.

[Vitturinu]

C'est fabuleux. Si je comprends bien ce qui était un phénomène d'adaptation des cellules (resistance) est devenu un formidable moyen pour produire de l'énergie.
Pourquoi dis tu " il n’y a rien de miraculeux quand on connaît un peu de chimie "

[JPL]

C’est une question de thermodynamique, donc de dégagement d’énergie quand on oxyde une molécule. Plus on l’oxyde plus il y a d’énergie dégagée et seul l’oxygène permet d’oxyder totalement les molécules organiques qui vont entièrement se retrouver sous forme d’eau (la forme la plus oxydée de l’hydrogène) et le CO2 (la forme la plus oxydée du carbone).

Pour donner un exemple, en l’absence d’oxygène une cellule est juste capable de casser en deux une molécule de glucose (la source la plus importante d’énergie pour les cellules) tandis qu’avec l’oxygène elle est totalement dégradée.

[A voir en vidéo sur Futura]

[saint.112]

Comme a dit JPL, les premiers organismes étaient forcément anaérobies puisqu'il n'y avait pas d'oxygène libre. Il est beaucoup trop réactif pour rester longtemps à l'état libre. Pour ces organismes l'oxygène est un déchet de leur métabolisme, comme pour les plantes aujourd'hui. Au fil des milliards d'années, cet oxygène se combinait à tout ce qu'il trouvait d'oxydable, puis ayant épuisé ces puits, il s'est répandu dans l'eau des océans d'abord puis, quand elle a été saturée, dans l'atmosphère. C'est ce qu'on appelle la Grande Oxydation ou la catastrophe de l'oxygène. Pour ces organismes, ce déchet qu'ils produisaient était toxique. Beaucoup se sont éteints, d'autres se sont réfugiés dans des milieux anaérobies et d'autres encore se sont adaptés, les plantes par exemple qui rejettent de l'oxygène et vivent dedans sans problème.
C'est alors que certains organismes ont trouvé commode d'utiliser cette ressource devenue disponible et ils sont devenus aérobies car les réactions avec l'oxygène sont les plus énergétiques, dépassées seulement par celles avec le fluor. Cela explique le succès évolutif des organismes aérobies : tous les animaux, poissons, insectes, reptiles, mammifères, etc.
Bien entendu quand on s'adapte à l'utilisation d'une ressource quelle qu'elle soit on y est rapidement inféodé, autrement dit quand elle n'est plus disponible on n'a plus qu'à crever.

Les premiers organismes apparus sur terre étaient certainement chimiotrophes c'est à dire que la source d'énergie pour leur métabolisme était chimique. Ils devaient être aussi autotrophe, c'est à dire que leurs nutriments étaient des éléments chimiques simples, ce qui est le cas des plantes par exemple. Autrement dit ils trouvaient dans leur milieu à la fois les éléments chimiques de leur développement et de leur croissance et la source d'énergie pour leur métabolisme. Mais il n'y a que peu de milieux où l'on trouve ce genre de ressources.
L'invention de la photosynthèse, utilisant la lumière comme source d'énergie, qui est un prodige technologique, a permis aux plantes de coloniser des milieux inaccessibles autrement puisque la lumière se trouve partout ou presque. Les plantes peuvent pousser dans des zones arides ou glacées. Là aussi la phototrophie (la lumière comme source d'énergie) a prouvé son succès évolutif par rapport à la chimiotrophie (la chimie comme source d'énergie) pour les organismes autotrophes comme les plantes, c'est à dire qui trouvent leurs nutriments sous forme d’éléments chimiques. Mais elle entraine elle aussi une inféodation : sans lumière les plantes meurent.

Pour revenir à la question de départ, le problème n'est pas de savoir “pourquoi“ on respire de l'oxygène. C'est que nos ancêtres il y a environ deux milliards d'années ont opéré une mutation qui leur a permis d'exploiter une nouvelle ressource disponible, l'oxygène, qui a l'avantage d'être extrêmement énergétique, et qui a permis par conséquent le développement d'organismes multicellulaires complexes. C'était purement opportuniste : la ressource était disponible, elle s'est révélée avoir des avantages significatif, on en a tiré parti, ça a marché super… puis on en est devenu dépendant. Phénomène banal.

Voilà

Nico

[JPL]

Je précise que quand saint.112 parle de nos ancêtres il s’agit d’organismes unicellulaires proches des bactéries.

[Vitturinu]

Bonjour

Merci pour ces réponses. Ça faisait un petit moment que je me posais la question.

[saint.112]

Je précise que quand saint.112 parle de nos ancêtres il s’agit d’organismes unicellulaires proches des bactéries.

Il n'y a pas de honte à ça ! D'ailleurs on a tous été unicellulaires à nos débuts, pas vrai ?
Nico

[saint.112]

Merci pour ces réponses. Ça faisait un petit moment que je me posais la question.

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