Lors de la respiration cellulaire, notamment chez les eucaryotes (comme les humains, les animaux, les plantes, les champignons...), l'oxygène agit comme accepteur final d'électrons dans la chaîne de transport d'électrons dans les mitochondries - Photo : AI
On voit souvent l'oxygène comme un symbole de vie, une force vitale indispensable à chaque respiration. Pourtant, chimiquement, l'oxygène est un élément hautement réactif, une réaction que quiconque a déjà allumé un feu ou brûlé du bois peut ressentir directement.
L'oxygène : à la fois vie et menace
Le pouvoir oxydant de l’oxygène est suffisant pour corroder les métaux, détruire les cellules et est la principale cause des radicaux libres, qui provoquent des dommages à l’ADN et le vieillissement.
Alors pourquoi tant d’organismes, en particulier les eucaryotes comme les humains, dépendent-ils encore de l’oxygène pour vivre ?
« Il existe probablement des milliers de métabolismes énergétiques différents dans la nature, mais presque tous les eucaryotes et de nombreux procaryotes utilisent l'oxygène pour vivre », a déclaré le professeur Donald Canfield, géobiologiste à l'Université du Danemark du Sud.
Chez les organismes hétérotrophes, c'est-à-dire ceux qui obtiennent de l'énergie par digestion d'autres matières organiques (comme les humains ou les animaux), la production d'énergie a lieu dans les mitochondries. Là, les molécules organiques sont décomposées, libérant des électrons, qui traversent une chaîne d'enzymes dans la membrane mitochondriale.
Au bout de la chaîne, l'oxygène, grâce à sa forte électronégativité, sert de « station terminale » pour accueillir les électrons et se combine aux protons (H⁺) pour former de l'eau (H₂O). Cela crée une différence de potentiel électrique qui crée un « réservoir » de protons à l'extérieur de la membrane. Lorsque les protons reviennent à travers une protéine spéciale qui agit comme une turbine, celle-ci tourne et crée de l'ATP, la « monnaie énergétique » de la cellule.
L'ATP est ensuite utilisé pour exécuter toutes les activités du corps : de la contraction musculaire, à la transmission du signal nerveux, en passant par la synthèse des protéines et le maintien de l'équilibre ionique cellulaire.
Pourquoi ne pas utiliser de l’azote ou un autre gaz ?
L'azote, bien qu'abondant, est très stable et chimiquement inerte, et il participe rarement aux réactions biologiques pour produire de l'énergie.
Parallèlement, outre l'oxygène, certains organismes anaérobies (vivant sans oxygène) peuvent utiliser d'autres accepteurs d'électrons tels que le sulfate (SO₄²⁻), le nitrate (NO₃⁻) ou les ions fer (Fe³⁺). Cependant, toutes ces substances fournissent beaucoup moins d'énergie que l'oxygène.
« La réduction de l'oxygène (O₂) libère la plus grande énergie libre par transfert d'électrons, juste derrière le fluorure et le chlore, qui sont trop toxiques pour être utilisés par la vie », a déclaré le professeur David Catling (Université de Washington) dans la revue Astrobiology.
L’oxygène est donc le choix le plus idéal pour la vie, du moins sur Terre.
Toutes les créatures n’aiment pas l’oxygène.
Bien que l'oxygène soit efficace, tous les organismes ne l'apprécient pas. Certaines bactéries anaérobies peuvent vivre complètement sans oxygène, et même être tuées par celui-ci, car leurs systèmes de protection contre l'oxygène actif sont peu développés. Ces organismes vivent généralement dans des environnements anaérobies tels que les fonds marins, le sous-sol ou les intestins des animaux.
Depuis que les plantes et les cyanobactéries ont commencé à produire de l’oxygène par photosynthèse il y a plus de 2,5 milliards d’années, la Terre s’est progressivement déplacée vers un environnement riche en oxygène, favorisant le développement et la domination des organismes respirant de l’oxygène, ouvrant la voie à la vie multicellulaire et aux animaux complexes comme nous aujourd’hui.
Une question très intéressante est : « S'il existe une vie extraterrestre, a-t-elle besoin d'oxygène ? ». La réponse est peut-être oui, peut-être non.
Selon les astrobiologistes, la vie extraterrestre pourrait évoluer pour utiliser d'autres accepteurs d'électrons, en fonction de la composition de l'atmosphère de la planète.
Mais si la planète avait des conditions similaires à celles de la Terre, avec de l’oxygène facilement disponible, alors les créatures intelligentes qui utiliseraient l’oxygène auraient un avantage évolutif distinct, pour une raison simple : l’oxygène aide à générer plus d’énergie que toute autre option.
MINH HAI
Source : https://tuoitre.vn/vi-sao-gan-nhu-toan-bo-su-song-tren-trai-dat-deu-hit-tho-oxy-20250528171343524.htm
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