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Centre pour la Vie dans l’Univers : unir les sciences pour questionner l’inconnu

Entretien avec la directrice, la professeure Emeline Bolmont

 

Pour commencer, pourriez-vous vous présenter en quelques mots ? Quel est votre rôle au sein de la Faculté et du Centre pour la Vie dans l’Univers (CVU) ? 

Je suis Emeline Bolmont, professeure associée au département d’astronomie, au sein de la faculté des Sciences. Je suis aussi directrice du Centre pour la Vie dans l’Univers depuis sa création en 2021. Je travaille dans le domaine des exoplanètes, je m’intéresse aux effets de marée qui influencent l’évolution des planètes proches de leurs étoiles, et je m’intéresse aussi à leur habitabilité. Grâce à la création du CVU, je participe aussi depuis quelques années des projets interdisciplinaires à la frontière entre astrophysique, climatologie, sciences de la terre et biologie. 

Pourriez-vous nous décrire brièvement ce qu’est le CVU et quelle est sa mission scientifique principale aujourd’hui ? 

Le CVU a été créé à la suite de l’obtention du prix Nobel de physique en 2019 par Michel Mayor et Didier Queloz. Leur découverte, en 1995, de la première exoplanète (51 Peg b) a ouvert un nouveau champ de recherche dont l’objectif ultime est aujourd’hui de détecter la vie sur d’autres mondes. Trente ans plus tard, nous savons qu’il existe une multitude de planètes, dont certaines pourraient abriter de l’eau liquide en surface. Grâce aux nouveaux instruments capables d’analyser leurs atmosphères, toutes les conditions sont désormais réunies pour franchir une nouvelle étape. 

La grande question reste toutefois : que faut-il chercher dans ces atmosphères pour conclure à la présence de vie ? Cette interrogation complexe exige une approche interdisciplinaire. Les sciences du climat permettent de comprendre des atmosphères très différentes de celle de la Terre (avec des compositions exotiques) et marquées par une rotation synchrone : avec un côté jour permanent et un côté nuit permanent. La chimie aide à étudier l’interaction entre le rayonnement stellaire et les molécules atmosphériques, ainsi que leurs réactions mutuelles. Les sciences de la Terre éclairent le lien entre l’intérieur d’une planète et la composition de son atmosphère, tandis que la biologie propose des signatures possibles du vivant adaptées à ces environnements extrêmes. 

La question de la détection de la vie ailleurs rejoint naturellement celle de l’origine de la vie sur Terre : comment la matière inerte a-t-elle pu donner naissance à des molécules aussi complexes que l’ARN ou l’ADN ? Là encore, une approche multidisciplinaire est indispensable. Comprendre les conditions de la Terre primitive nécessite l’apport de l’astronomie (pour savoir comment était le Soleil et le bombardement d’astéroïdes), des sciences de la Terre (pour identifier les types de roches et la présence d’océans ou de lacs), du climat (pour estimer la composition de l’atmosphère) et bien sûr de la chimie (pour déterminer les réactions possibles dans ces conditions). 

En somme, l’astronomie seule ne suffit plus : il faut rassembler toutes ces disciplines pour avancer. C’est précisément la mission du CVU, qui depuis sa création développe des projets collaboratifs afin de progresser sur deux grandes questions : la recherche de la vie ailleurs et la compréhension de nos propres origines. 

Le CVU réunit des expertises issues de nombreuses disciplines. Pourriez-vous partager un ou deux exemples de collaborations qui illustrent particulièrement cet esprit interdisciplinaire ? 

C’est difficile de choisir, mais je vais donner deux exemples : 

Ce premier projet, dirigé par le prof. Luca Caricchi et Prof. Nicolas Greber (Sciences de la Terre et Muséum d’histoire Naturelle de Genève), en collaboration avec le prof. David Ehrenreich (Astronomie), bénéficie d’un financement du Fonds national suisse (SNSF) depuis 2024. L’équipe de recherche réunit Lili Loth, doctorante, ainsi que deux postdoctorant-e-s, Clémentine Antoine et Joaquin Bastias. 

La composition chimique de l'atmosphère terrestre a été profondément influencée par les gaz volcaniques, qui sont eux-mêmes liés à la géodynamique globale. Le projet vise à établir un lien entre l'évolution temporelle de l'atmosphère terrestre et son évolution géologique. 

Pour cela, l’équipe s’appuie sur l’analyse de cristaux de zircon renfermant de petites inclusions d’apatite. Ces inclusions conservent une véritable empreinte chimique de gaz volcaniques au moment de la formation du cristal. Afin d’obtenir ces échantillons, les chercheur·euse·s se sont rendus sur certains des plus anciens terrains connus de la planète, situés au Canada et Groenland. 

Les résultats préliminaires apportent un nouvel éclairage sur les conditions qui régnaient sur la Terre primitive, ouvrant la possibilité d'un long intervalle de temps pour la formation des océans tels que nous les connaissons aujourd'hui. 

Enfin, le lien avec l'astronomie repose sur l'utilisation de la composition de l'atmosphère des exoplanètes pour obtenir des informations sur leur évolution géologique et surtout pour déterminer si la tectonique des plaques est active, une condition importante pour le développement de la vie. 

Ce deuxième projet est né des premières discussions lors de la création du CVU avec Bas Ibelings et Dan McGinnis. À l’origine, nous voulions étudier comment la bactérie E. coli survit à des conditions extraterrestres, notamment à des atmosphères différentes de celle de la Terre. Cette première étude, publiée en janvier 2025 (Kuzucan et al., 2025), nous a inspirés à aller plus loin, en explorant des conditions plus réalistes dans nos expériences. Ce travail est porté par une postdoctorante, la Dr. Asena Kuzucan, qui travaille avec la prof. Nina Zeyen, les profs. Luca Caricchi et Ross Milton, des collaboratrices de l’EPFL et d’autres collègues du NCCR PlanetS (qui finance ce projet). 

Nous avons ainsi choisi de nous intéresser à Mars il y a environ 3,4 milliards d’années. À cette époque, l’eau liquide coulait à la surface de la planète, ce qui aurait pu permettre l’émergence de formes de vie. L’atmosphère devait alors être bien plus épaisse et composée d’un mélange de CO₂ et d’hydrogène, conditions nécessaires à la présence d’eau liquide en surface. Pour évaluer ces conditions, nous avons réalisé des simulations climatiques à l’aide d’un modèle 3D, semblable à ceux utilisés par le GIEC. 

Nous avons ensuite reproduit ces environnements « martiens » en laboratoire, dans de petites bouteilles contenant une atmosphère issue des modèles, de l’eau salée et des roches basaltiques — des roches volcaniques qui dominaient probablement la surface martienne à cette époque. Ces milieux ont été inoculés avec des micro-organismes appelés Methanococcus maripaludis, des méthanogènes capables de produire du méthane à partir de CO₂ et d’hydrogène (provenant de l’atmosphère), ainsi que d’éléments comme l’azote et le phosphore (fournis par les basaltes). 

Ce projet fait appel à de nombreuses disciplines du CVU : astronomie, climatologie, géologie et biologie. Nos expériences ont été un succès : les méthanogènes ont survécu aux conditions martiennes, consommé l’hydrogène, produit du méthane et modifié les roches. L’observation au microscope a révélé une altération de la surface des roches et des changements dans leur composition chimique. Ces transformations pourraient constituer des signatures de vie, si elles étaient un jour observées sur des roches martiennes rapportées de la planète rouge. 

Quels types de projets de recherche sont actuellement en cours, ou prévus à court terme, et incarnent le mieux la mission du CVU ? 

En plus des deux projets détaillés ci-dessus, nous avons d’autres projets en cours comme le projet Stratospores, porté par le prof. Jérôme Kasparian (https://www.unige.ch/sciences/cvu/projets/fungal-spore-survival-in-stratospheric-extreme-conditions): celui-ci vise à récolter des spores dans la stratosphères de notre planète et de comprendre leur dissémination sur notre planète mais aussi de les étudier d’un point de vue exobiologique : pourraient-ils survivre à des conditions extraterrestres ? Ce projet est en cours d’évaluation au SNSF. 

Nous avons aussi un projet, porté par la prof. Nina Zeyen, qui étudie les microbialites, des roches formées par l’activité de micro-organismes dans l’eau. Il vise à comprendre comment ces structures se forment aujourd’hui dans un lac volcanique en Italie, et à comparer leurs caractéristiques avec celles de très anciennes microbialites datant de plusieurs milliards d’années. L’objectif est de mieux retracer l’évolution chimique et minérale de ces roches pour reconnaître les traces possibles de vie dans les archives géologiques. 

Nous avons aussi des projets plus “astronomie”, avec par exemple celui mené par le prof. Lovis qui constitue à construire l'instrument RISTRETTO, qui a pour but de déterminer la composition chimique de l’atmosphère de Proxima-b. Proxima-b est une planète qui orbite l’étoile la plus proche de notre système solaire, Proxima du Centaure et cette planète peut potentiellement avoir de l’eau liquide à sa surface ce qui en fait une cible idéale pour tenter de découvrir la vie ailleurs. 

Nous allons aussi bientôt embaucher un-e professeur-e en chimie prébiotique (via le programme de chaire d'excellence), donc cet axe de recherche de l’origine de la vie va bientôt se développer avec un nouveau groupe de recherche attendu en 2026. Nous avons aussi des plans de créer des bourses de post-doctorat ce qui permettraient d’avoir de nouveaux projets portés par de jeunes scientifiques, à l’intersection entre au minimum deux disciplines. 

À vos yeux, qu’est-ce qui rend le CVU unique au sein de la Faculté des sciences - et peut-être même dans le paysage suisse ou international ? 

Les questions que se posent le CVU sont des questions fondamentales : d’où venons-nous ? Sommes-nous seul-e-s dans l’univers ? Ces questions sont du même ordre que celle de l’origine de la conscience en neuroscience. 

Nous sommes aussi très interdisciplinaires : le centre regroupe des membres venant d'au moins 6 départements différents dans au moins 3 sections différentes, tous partageant cette curiosité sur ces questions fondamentales. À ce jour, nos moyens financiers demeurent modestes en comparaison de centres comme le COPL de l’ETH Zurich. Pourtant, cette contrainte nourrit notre créativité et notre engagement. Nous avançons grâce à la passion et à la curiosité de nos membres, véritables moteurs de nos activités et de nos projets. Je pense qu’avec l’arrivée de la nouvelle chaire sur l’origine de la vie, notre place sera d’autant plus importante au niveau Suisse, étant donné que ce profil n’y existe pas. Même si le CVU est déjà (re)connu à l’international, cela nous donnera aussi une visibilité accrue. 

Enfin, en tant que directrice du CVU, qu’est-ce qui vous motive ou vous inspire le plus dans cette aventure scientifique et humaine ? 

Je suis très honorée d’être la directrice de ce centre, et de le voir grandir avec le temps qui passe. Une de mes choses préférée sont les CVU days que je trouve très motivants et inspirants : se retrouver toutes et tous ensemble pour voir comment les projets progressent et voir de nouvelles idées apparaître est très enrichissant. Nous avons encore des progrès à faire pour que les plus jeunes d’entre nous se sentent impliqués dans le CVU et participent davantage aux autres activités que nous mettons en place, mais nous y travaillons. 

Une des choses que j’aime aussi dans cette aventure c’est d’apprendre de nouvelles choses en dehors de mon domaine et de sortir un peu de ma “zone de confort”. Et je vois mes propres progrès d’année en année : je comprends plus, et je me souviens davantage de concepts, par exemple, en chimie ou en géologie. 

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