Le mystère d'un sol stérile qui « respire » et consomme de l'oxygène : une découverte qui surprend même les scientifiques

Les chercheurs ont stérilisé les échantillons et les ont placés dans des contenants hermétiques. Ensuite, ils ont mesuré les gaz présents au fil du temps. Habituellement, lorsqu’un sol produit du CO₂, on pense immédiatement à la respiration microbienne : des micro-organismes qui dégradent la matière organique et libèrent du dioxyde de carbone. Ici, l'image change. Après l'irradiation, l'activité biologique détectable a été stoppée, mais les émissions ont diminué sans disparaître. Dans certains échantillons, ils étaient encore détectés après 1 606 et 2 442 jours. Plus de six ans.

Le détail du glucose rend l’image encore plus intéressante. Dans une partie des expériences, du glucose, un sucre simple, a été ajouté au milieu. Les échantillons enrichis ont montré des émissions plus élevées que ceux sans ajout, ce qui suggère que certaines réactions de transformation du carbone organique pourraient se poursuivre même sans que des cellules vivantes n'orchestrent le processus.

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La chimie sous vos pieds

Pour comprendre ce qui se passait, les scientifiques se sont penchés sur la chimie du sol. Ils ont utilisé l'analyse isotopique, la spectroscopie et des systèmes expérimentaux capables de détecter le passage des électrons. En pratique, ils ont essayé de comprendre si cette terre stérilisée était encore capable de supporter des réactions similaires à celles qui, dans les cellules, servent à transformer des molécules organiques et à libérer de l'énergie.

Le mot « similaire » compte ici beaucoup. Dans les cellules, des processus comme le cycle de Krebs font partie du métabolisme, une très fine machine faite d’enzymes, d’étapes intermédiaires, d’échanges électroniques et de consommation d’oxygène. Le sol stérilisé ne dispose pas de la cellule qui coordonne tout. Pourtant, le sol semble offrir une sorte d’échafaudage chimique : des particules minérales, des composés organiques, des résidus moléculaires et éventuellement des enzymes libérés par les cellules mortes peuvent maintenir certaines transformations actives.

Ce n'est pas une découverte venue de nulle part. Déjà en 2013, une étude publiée sur Biogéosciences avaient proposé l'existence d'un métabolisme oxydatif extracellulaire, appelé EXOMET, lié à des enzymes libérées par les organismes morts et stabilisées par les particules du sol. Dans cette étude, ce processus pourrait contribuer de manière significative au CO₂ émis par les sols analysés, avec une part estimée entre 16 % et 48 %.

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Le nouveau travail allonge la perspective temporelle. Nous ne parlons plus d'une activité résiduelle observée depuis quelques jours, facile à écarter comme le sillage temporaire d'un système nouvellement stérilisé. Ici, le phénomène reste mesurable pendant des années. Et c’est précisément cette durée qui rend le résultat si difficile à ignorer.

Vie et matière, des frontières moins confortables

Le sol est l’un des environnements les plus complexes de la planète. En quelques grammes, coexistent minéraux, eau, air, racines, bactéries, champignons, matière organique fraîche et matière organique ancienne. Quand on retire la vie de ce mélange, on a tendance à imaginer une matière immobile. L’expérience suggère quelque chose de plus sale, de plus concret, de moins linéaire : même sans cellules actives, certaines molécules peuvent continuer à réagir.

Une partie de la communauté scientifique appelle à la prudence. Certains chercheurs soulignent que les enzymes libérées par les cellules mortes pourraient rester présentes plus longtemps que prévu. D'autres remettent en cause le rôle des minéraux, comme les oxydes de fer et d'aluminium, capables de favoriser les réactions chimiques des composés organiques. Les deux hypothèses peuvent également coexister. Le sol, d’ailleurs, se laisse rarement réduire à une explication nette.

Cela rend la découverte encore plus utile. Parce que cela nous oblige à traiter le terrain comme un système actif même lorsque la biologie visible est supprimée. Le sol stérile devient un laboratoire naturel miniature, où la chimie continue de travailler avec ce qu'elle trouve : sucres, résidus organiques, minéraux, oxygène, électrons.

Parce que c'est aussi une question de climat

La respiration du sol est l’un des principaux acteurs du cycle mondial du carbone. Chaque jour, les sols échangent d’énormes quantités de CO₂ avec l’atmosphère, notamment grâce à l’activité des racines et des micro-organismes. Mieux comprendre dans quelle mesure ces échanges dépendent de cellules vivantes et dans quelle mesure ils dépendent de processus extracellulaires ou non cellulaires peut aider à lire plus précisément le comportement des sols dans un climat changeant.

La température, l’humidité, la sécheresse, la disponibilité d’oxygène et la quantité de matière organique modifient la façon dont le sol retient ou libère du carbone. S’il existe des réactions chimiques capables de se poursuivre même en l’absence de vie active, le tableau devient moins automatique. Le sol n’est pas seulement un entrepôt, ni une simple surface sous les cultures. C’est une machine lente, poreuse, pleine d’échanges invisibles.

Il y a ensuite une autre conséquence, plus ancienne et plus fascinante : l’origine de la vie. Si certaines réactions de type métabolisme peuvent se produire en dehors des cellules, alors une partie de la chimie désormais associée aux organismes vivants peut être apparue avant la vie cellulaire réelle. Cela ne signifie pas avoir résolu le problème de l’origine de la vie sur Terre, mais avoir un indice supplémentaire : certaines réactions pourraient appartenir à la matière première plutôt qu’à la biologie organisée.

Cette découverte ne signifie donc pas que le sol stérilisé est vivant. Cela dit quelque chose de plus subtil et peut-être de plus intéressant : la chimie de la vie peut laisser des traces, des mouvements, des habitudes moléculaires même là où les cellules n'existent plus. Un pot de terre, à ce stade, cesse de paraître solide. C'est fermé là-bas. Et il travaille toujours.

Source : Avancées scientifiques