La cellule vivante vit ! Et pour vivre, pour survivre, elle doit s’alimenter, digérer et respirer. Et cela, elle doit « l’apprendre ». L’alimentation, la digestion, la respiration, autant de fonctionnement qui apparaissent et se forment avec la cellule. Tout cela n’existait pas auparavant. Il nous faudra bien, un jour, parler de l’apparition de « la vie ». Mais, nous gardons encore cela en réserve. Tenons-nous-en, pour le moment, aux « faits ».
Parmi les « faits », nous notons ceci. La cellule vivante est composée, matériellement parlant, des mêmes matériaux que les êtres non-vivants. En « fait », à 95%, la cellule vivante est composée de 6 atomes : Hydrogène (H), Oxygène (O), Carbone (C) et Azote (N), auxquels s’ajoutent le Phosphore (P) et le Souffre (S). Puisque la cellule vivante est composée des mêmes matériaux que les êtres non vivants, il faut bien en conclure que « la vie » se trouve ailleurs. Où ? Une première hypothèse pourrait être que la vie se trouve dans les relations entre ces matériaux. Jusqu’à maintenant, les atomes et les molécules, dans leurs relations, ont obéi, et ils continuent de le faire, aux lois de la physique et de la chimie. Voilà que de nouvelles lois font leur apparition. Ce seront les lois de la biochimie. Nous sommes placés ici sur une frontière qu’il vaut la peine de contempler un moment. Ici, mes commentaires ne respecteront pas nécessairement la chronologie du développement des premières cellules vivantes. Mais cela ne change rien à l’intuition contemplative que je désire mettre en lumière.
Contemplons les lois de la biochimie
« La biochimie est l’étude des réactions chimiques qui se déroulent au sein des êtres vivants, et notamment dans les cellules. La complexité des processus chimiques biologiques est contrôlée à travers la signalisation cellulaire et les transferts d’énergie au cours du métabolisme. Depuis un demi-siècle, la biochimie est parvenue à rendre compte d’un nombre considérable de processus biologiques, au point que pratiquement tous les domaines de la biologie, depuis la botanique jusqu’à la médecine, sont aujourd’hui engagés dans la recherche biochimique, voire biotechnologique. L’objectif principal de la biochimie de nos jours est de comprendre, en intégrant les données obtenues au niveau moléculaire, comment les biomolécules et leurs interactions génèrent les structures et les processus biologiques observés dans les cellules, ouvrant la voie à la compréhension des organismes dans leur ensemble. Dans ce cadre, la chimie supramoléculaire s’intéresse aux complexes moléculaires tels que les organites, qui constituent un niveau d’organisation de la matière vivante intermédiaire entre les molécules et les cellules » (Wikipédia, article « biochimie », consulté le 19 mai 2026).
Je suis heureux de constater que Wikipédia utilise ici la même terminologie que j’ai moi-même utilisé un peu plus haut : « les organites constituent un niveau d’organisation de la matière vivante intermédiaire entre les molécules et les cellules ». Et c’est principalement à ce niveau intermédiaire que s’intéresse la biochimie. Pourquoi ? Parce que, matériellement, la cellule vivante est un ensemble d’organismes intermédiaires.
La nutrition et la respiration, que nous abordons dans ce chapitre, alimentent la cellule en alimentant des « organismes intermédiaires ». Il en sera de même, par exemple, du corps humain. Matériellement parlant, la nutrition et la respiration ne m’alimente pas, moi. Elles alimentent les différentes organes « intermédiaires » de mon corps. Essayons de donner quelques exemples.
Nutrition et digestion
De quoi se nourrit la cellule vivante en tant qu’être unicellulaire ? En fait, nous le savons déjà, la cellule est composée principalement de six atomes : C, H, O, N, P, S. Pour croître, elle doit faire entrer une quantité suffisante et proportionnée de ces six atomes (pour s’en tenir à ceux-là). Elle doit également les faire entrer sous un format utilisable (comme en informatique). Elle doit les faire entrer pour que, à terme, au moment de la division cellulaire, il y ait à peu près exactement le double de tous les éléments qui composaient la cellule au moment où elle est « née », au moment où elle a commencé son existence « individuelle » par une division cellulaire. Ainsi, si, la seconde après la division cellulaire qui lui a donné le jour, la cellule avait une membrane plasmique de telle surface (grandeur), un cytoplasme de telle quantité, un noyau contenant des molécules d’ADN de telle longueur et d’autres organites en telle nombre et de telle grandeur, elle doit s’alimenter (et respirer) pour que, juste avant la prochaine division cellulaire (la seule qu’elle connaîtra), elle possède le double de tout cela.
De quoi s’alimente principalement la cellule vivante en tant qu’être unicellulaire ? Et comment digère-t-elle tout cela ? Commençons par la 2e question.
Un processus nouveau
Pour s’alimenter, la cellule laisse entrer certaines molécules, donc des entités non vivantes. Ce seront toujours des molécules car les atomes libres sont rares à ce stade-ci du développement de l’univers.
Une fois la molécule entrée, la cellule va « casser » la molécule afin d’en retirer les atomes ou portions de molécule dont elle a besoin. Elle va ensuite utiliser ce matériau pour ce dont elle a besoin. Soit elle va commencer à en faire un organite complètement neuf, une mitochondrie par exemple. Soit elle va agrandir une part d’elle-même déjà existante, la membrane plasmique par exemple. Et, bien évidemment, elle va garder en réserve tout ce dont elle aura besoin pour la duplication de l’ADN juste avant la division cellulaire.
Puis, s’il y a des résidus inutiles, des atomes ou des restes de molécules, elle va les rejeter, toujours à travers ce gardien de sécurité qu’est la membrane plasmique, qui veille à laisser entrer ou sortir uniquement ce qui doit.
Tout cela se présente comme un véritable laboratoire de chimie et, plus précisément, de biochimie. En fait, ces processus, chimiques en eux-mêmes, deviennent biochimiques parce qu’ils sont réalisés par la cellule vivante, dans la cellule vivante et pour la cellule vivante.
Un garde-manger naturel
La cellule vivante n’est ni végétarienne, ni carnivore. Rien de cela n’existe. Elle est « moléculovore ». Elle se nourrit de molécules existant à l’état naturel dans son environnement immédiat. Comme croyant, je trouve cela quand même « providentiel ». Des milliards d’années plus tard, Jésus de Nazareth affirmera : « Regardez les oiseaux du ciel : ils ne font ni semailles ni moisson, ils n’amassent pas dans des greniers, et votre Père céleste les nourrit » (Mt 6, 26). Nous pourrions ici paraphraser : Regardez les premières cellules vivantes. Elles trouvent autour d’elles, dans l’océan primitif, tout ce dont elles ont besoin pour s’alimenter.
Donc, de quoi s’alimentent-elles ? C’est une question complexe et qui peut devenir savante. Vraisemblablement, les premières cellules se nourrissaient de molécules organiques déjà présentes à l’état naturel. C’est ce qu’ont démontré les expériences célèbres dites de Miller-Urey. Les molécules sont dites organiques lorsqu’elles sont principalement constituées d’une chaîne de Carbone, auxquels s’ajoutent d’autres atomes dont principalement l’Hydrogène mais aussi l’Oxygène et l’Azote. Dans cette catégorie, on trouve les acides aminés, les sucres simples, les acides gras. En se nourrissant de telles molécules, la cellule absorbe donc déjà les quatre principaux atomes dont elle a besoin.
En plus de fournir la matière, cette alimentation doit aussi fournir de l’énergie. Nous verrons cela un peu plus loin. Donc, restons-en à ces exemples simples pour le moment.
Respiration
En plus de s’alimenter, les cellules vivantes respirent. La différence consiste dans l’état de la matière qui entre dans la cellule. Alors que l’alimentation fait entrer la matière à l’état solide. La respiration la fait entrer (et sortir) à l’état gazeux.
La respiration est nécessaire à la vie. Nous le savons. Évidemment, les premières cellules ne respiraient pas d’Oxygène (O2), celui-ci n’existait pas à l’origine. Elles respiraient principalement du H2 et du CO2. Ceux-ci étaient abondants dans l’océan primitif. Le premier fournissait des électrons (pour l’énergie) et le second du Carbone, (pour la matière).
On peut imaginer que le processus de la respiration est semblable à celui de la nutrition-digestion. Des molécules gazeuses entrent dans la cellule. Celle-ci les casse, par opération chimique. Elle garde et assimile ce qui lui est nécessaire. Elle rejette ce qui lui est inutile.
Un processus énergivore
Le fonctionnement de ce laboratoire de biochimie demande de l’énergie. Cela est une caractéristique importante de la cellule vivante et de la vie. Vivre demande de l’énergie. La roche qui se trouve à mes pieds n’a pas besoin d’énergie pour survivre. Elle peut rester là des milliards d’année. D’ailleurs, si elle se transforme, ce sera en vertu d’une pression énergétique venue de l’extérieur.
Il n’en est pas ainsi de la cellule vivante. Pour survivre, elle doit respirer et s’alimenter. Cela demande de l’énergie et cela en donne. La croissance s’opère par une opération mathématique où le bilan énergétique doit être positif. La cellule doit gagner plus d’énergie qu’elle n’en dépense. Et donc, cela fera parti de notre réflexion philosophique du tome 3 : l’énergie contenu dans l’univers (et qui est la même car « rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme », selon le célèbre principe de Lavoisier) passe du côté du vivant. L’ensemble du vivant, la biosphère, assimile l’énergie contenu dans « l’environnement ». Continuellement.
Cette énergie se trouve donc dans les processus chimique (ou biochimique) que la cellule opère. Je donne ici un exemple trouvé sur le net. Je ne suis pas du tout un spécialiste mais il est assez facile à comprendre : CO2+4H2→CH4+2H2O+énergie. Le CO2 et le H2 sont très présents dans l’océan primitif. Par la suite, évidemment, les cellules vont évoluer vers les formes connues aujourd’hui et va apparaître la photosynthèse.
En somme, par l’alimentation et la respiration, la cellule réalise deux fonctions importantes à la vie. D’une part, matériellement parlant, elle intègre les atomes dont elle a besoin pour former son « corps » en croissance. D’autre part, par certaines opérations chimiques, elle retire l’énergie dont a besoin pour accomplir cela. Et tout cela doit se coordonner et arriver au bon moment. Les molécules dont elles se nourrit et qu’elle respire doivent se trouver dans son environnement immédiat. Et ces molécules doivent fournir à la fois et simultanément la matière et l’énergie nécessaires. Et tout cela se fait « tout seul ». Wow. Il y a de quoi contempler !
