10.11.2025 Cédric Balcon-Hermand 0 Views 0 Comments

Avant, respirer tuait : l’histoire fascinante de l’oxygène sur Terre

Mise à jour le 2025-11-09 11:10:00 : L’oxygène, essentiel à la vie, a tardé à s’accumuler dans l’atmosphère terrestre, provoquant des bouleversements majeurs.

Alerte : Aucune confirmation indépendante n’a pu être obtenue à partir de sources fiables. Cette information est à considérer avec prudence.

Impossible aujourd’hui d’imaginer une vie terrestre sans dioxygène. Et pourtant, ce gaz essentiel aux êtres vivants actuels n’est arrivé que tardivement dans l’atmosphère terrestre, grâce au développement de certaines bactéries.

Eh oui, la vie était là bien avant l’oxygénation de la Terre! Cette étape, qui est survenue il y a 2,4 à 2,1 milliards d’années, marque tout de même un tournant majeur dans l’histoire du vivant.

Oxygénation de la Terre : un bouleversement environnemental et biologique

L’augmentation du taux d’oxygène libre dans l’atmosphère a en effet entraîné une extinction de masse, l’oxygène représentant un élément toxique pour la plupart des micro-organismes anaérobies peuplant alors la planète.

Ce bouleversement environnemental a cependant poussé certains organismes à développer des mécanismes leur permettant d’utiliser l’oxygène comme source d’énergie. Or, le métabolisme aérobie étant beaucoup plus efficace que l’anaérobie pour produire de l’énergie, cette évolution a ouvert la voie au développement de nouvelles fonctionnalités biologiques. C’est ainsi qu’ont émergé les premiers organismes eucaryotes, qui ont ensuite permis, bien plus tard, l’apparition des organismes multicellulaires complexes, puis du règne animal.

Durant l’Archéen, l’apparition de la photosynthèse via les cyanobactéries a entraîné une lente oxygénation de la Terre. © Tim Bertelink, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0

L’oxygénation de la Terre serait donc à l’origine des formes de vie très complexes qui ont pris leur essor à partir du Cambrien. Cependant, les étapes de cette Grande Oxygénation demeurent encore mal comprises. On sait que l’oxygène a commencé à être libéré dans l’environnement grâce à l’apparition de la photosynthèse oxygénique, un mécanisme métabolique développé par les cyanobactéries. Ces micro-organismes unicellulaires ont en effet réussi à convertir l’énergie lumineuse en énergie chimique à partir du CO₂ et de l’eau. Or, l’un des sous-produits de cette réaction est le dioxygène, inutile aux cyanobactéries elles-mêmes, et donc relâché dans l’environnement.

Une oxygénation en retard par rapport à l’apparition de la photosynthèse

Or, certaines études laissent néanmoins penser que la photosynthèse oxygénique serait apparue plusieurs centaines de millions d’années avant le début de la Grande Oxygénation. Malgré la présence – dans les océans du globe – de cyanobactéries capables de produire de l’oxygène, ce gaz n’aurait finalement commencé à s’accumuler dans l’atmosphère que bien plus tard. Pourquoi ?

Plusieurs facteurs ont été avancés pour expliquer ce délai, notamment le processus d’oxydation qui s’est joué à grande échelle dans les océans. En effet, avant l’apparition de la photosynthèse oxygénique, les océans étaient riches en éléments réducteurs, comme le fer. Or, l’arrivée d’oxygène libre a entraîné l’oxydation rapide de ces éléments, une réaction qui consomme l’oxygène et empêche donc son accumulation dans l’environnement. Ce n’est que lorsque le « stock » d’éléments réducteurs a été totalement oxydé que les taux d’oxygène ont pu augmenter.

Si cette théorie est largement admise, elle ne suffirait cependant pas à expliquer à elle seule le délai observé pour l’oxygénation de l’atmosphère.

Les fers rubanés, résultat de l’oxydation du fer, sont les témoins du début de l’oxygénation de la Terre. © James St. John, Wikimedia Commons, CC by 2.0

Le rôle de l’urée et du nickel

D’autres facteurs pourraient avoir également joué un rôle. Une nouvelle étude, publiée dans la revue Communications earth and environment, s’est ainsi penchée sur l’impact de certains éléments chimiques présents dans l’environnement de l’Archéen sur la croissance des cyanobactéries.

Une équipe de chercheurs a reproduit en laboratoire les conditions de vie à cette époque (entre 4 et 2,5 milliards d’années) : des océans riches en ammonium, cyanure et composés du fer, exposés aux ultraviolets (UV-C) du Soleil en l’absence de couche d’ozone. Des conditions qui auraient permis la formation d’importantes quantités d’urée.

En faible concentration, l’urée est un nutriment, habituellement utilisée par les cyanobactéries comme source d’azote, en association avec le nickel, ce qui favorise une croissance rapide. À forte dose, elle agit toutefois comme un inhibiteur.

Les résultats de l’étude suggèrent ainsi que les forts taux d’urée et de nickel dans les océans archéens auraient freiné le développement des cyanobactéries pendant plusieurs centaines de millions d’années, retardant leur expansion et donc l’oxygénation de la Terre.

Ce qu’il faut savoir

Le fait : L’oxygène a mis des milliards d’années à s’accumuler dans l’atmosphère terrestre.
Qui est concerné : Tous les organismes vivants, y compris les humains.
Quand : L’oxygénation a commencé il y a 2,4 à 2,1 milliards d’années.
Où : Sur Terre, dans les océans et l’atmosphère.