Arsenic et vieil ADN

Hasard des publications, il y a matière à vous parler aujourd'hui de ce que l'ADN aurait pu être ou pourrait être s'il n'était pas... de l'ADN.

Hasard des publications, il y a matière à vous parler aujourd'hui de ce que l'ADN aurait pu être ou pourrait être s'il n'était pas... de l'ADN. Vous me voyez venir, je vais vous reparler d'une de mes marottes, à savoir : pourquoi la vie a pris sa forme actuelle et pas une autre ? Question gigogne, assez monstrueuse, parce qu'on ne peut s'empêcher de la creuser, tout en sachant qu'on risque bien de n'avoir jamais de réponse...

On commence par les travaux de Felisa Wolfe Simon(qui se qualifie sur son site de paleo-molecular-bio-inorganic-geo-chemical oceanographe, attention les chevilles !) qui co-signe avec Paul Davies un papier original cherchant a savoir si l'arsenic aurait pu origninellement rentrer dans la composition de l'ADN. Je vous épargne les détails techniques, voilà ce qu'il faut savoir pour comprendre la question : vous savez peut-être que l'ADN est une longue, très longue molécule, linéaire, en fait un enchainement de petites molécules qui peut être symbolisé comme une longue chaine. Filons cette métaphore pour dire que dans la molécule d'ADN « classique », chaque maillon est relié au suivant par un atome de phosphore. Les deux chercheurs se demandent si dans un premier temps un atome d'Arsenic n'aurait pas pu précéder le phosphore à cette place. Pourquoi se poser ce genre de question ? Tout d'abord parce qu' il y a des points communs entre ces deux atomes. Leur capacité à jouer ce rôle de lien, et pour ce faire, à se lier à des atomes d'oxygène. Certes, mais encore ? Un point intéressant : l'Arsenic était présent en quantité bien plus grande que le phosphore quand la vie est apparue. Et il y a plus : L'arsenic se lie spontanément à l'adénosine, un des composants de l'ADN. Mis bout à bout, ces observations fournissent l'esquisse d'une hypothèse. Mais il y a des zones d'ombre. Si l'arsenic remplace le phosphore, cela compromet l'existence d'une molécule dans laquelle il rentre en compositon, l'ATP, et qui est indispensable au métabolisme énergétique de tous les êtres vivants. Léger problème...et ce n'est pas le seul : comme le fait remarquer le biochimiste Steven Benner : un ADN-arsenic serait aussi beaucoup plus instable, beaucoup plus réactif, or c'est la stabilité de l'ADN qui lui donne en grande partie son rôle clé... Nous voilà donc au milieu du gué ! L'article du New Scientist qui évoque cette discussion imagine une voie de sortie : trouver des organismes jamais identifiés auparavant, constitués dADN-arsenic, qui confirmeraient ainsi l'hypothèse. Une branche totalement nouvelle du vivant, rien que cela ! Et qui nous entourerait sans qu'on l'ait jamais remarquée...faute de l'avoir cherchée. Ce type d'argument, c'est du Paul Davies tout craché, qui avait donné dans un numéro récente de Scientific American ( repris en couverture du numéro de mars dernier de Pour la Science) un article très emballant sur ce que pourrait être une vie différente de la notre, plutôt bactérienne, autour de nous, cohabitant avec les formes de vie que nous connaissons, mais ignorée faute de critères pour la rechercher. C'est là ou les travaux de Wolfe-Simon et Davies sont constructifs : sur la base d'hypothèses raisonnables, ils permettent de se canaliser un peu, et chercher dans une direction donnée. Mais, à supposer qu'on développe des techniques de détection d'ADN-arsenic, ne rien trouver ne prouverait pas forcément que l'hypothèse est fausse. L'arsenic pourrait, en raison de son abondance, avoir été une première étape dans l'apparition d'un proto-ADN, et s'être vu très tôt remplacé par le phosphore pour donner l'ADN stable suous la forme que nous lui connaissons aujourd'hui. Eternel dilemme des question touchant aux origine de la vie : on peut beaucoup imaginer, et rarement trancher !

 

Une fois qu'on a commencé à comprendre que l'on peut faire joujou avec l'ADN, comme l'illustre l'exemple précédent, on imagine facilement que les chercheurs s'en donnent a coeur joie, tout particulièrement les biochimistes de tout poil qui cherchent justement à comprendre ou à modifier les propriétés de la matière au niveau moléculaire. Un exemple parallèle au précédent : une équipe s'est intéressée à modifier non pas l'atome de phosphore, mais une portion plus grosse de la molécule, à savoir la molécule de sucre qui est présente sur chaque maillon de l'ADN. Ce sucre s'appelle le désoxyribose, et a donné son nom à la molécule, l'Acide DésoxyriboNucléique. L'équipe de John Chaput s'est ingéniée à remplacer ce sucre par un autre, le glycérol. Ce qui intéresse l'équipe de Chaput n'est pas tant l'origine de la vie que les nanotechnologies. En remplaçant un sucre par un autre, il potentialise en effet la longue molécule d'ADN, devenue AGN, au sens où il lui permet de former un plus grand nombre de nanostructures, et donc de jouer un plus grand nombre de rôles.

 

A l'heure où les nanotechnologies ont le vent en poupe ce genre de recherche n'est pas du tout anodin ! C'est l'occasion pour nous de regarder avec une certaine fascination cette fameuse molécule d'ADN, qui, modifiée ou pas, est tout sauf une simple molécule linéaire qui comporterait « seulement » de l'information génétique. Sa structure, sa topologie conditionnent son bon fonctionnement et en la modifiant, on peut lui faire jouer des rôles en 3D complètement inédits. Ceci est connu depuis longtemps chez sa cousine la molécule d'ARN, qui diffère elle aussi par la nature du sucre (le désoxyribose est ici naturellement remplacé par un ribose) . Ce simple remplacement lui permet de jouer des rôle très différents : la molécule d'ARN peut être un enzyme, c'est à dire fonctionner comme une protéine qui découperait, ou assemblerait des molécules.

 

En résumé, les chercheurs partent de ce qui existe, et développent un nombre croissant d'outils de la taille d'une molécule, en utilisant les fantastiques inventions du vivant, ce qui a de quoi rendre modeste. Ce faisant, ils tissent un lien étonnant entre ce que la vie a pu ou aurait pu être initialement, et des applications technologiques de pointe, nouveaux matériaux par exemple. Tout cela par la simple étude d'une seule molécule et de ses avatars. Je ne sais pas vous, mais en ce qui me concerne, cela ne cesse de me mettre en joie !

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