Des scientifiques découvrent comment un organisme tristement célèbre crée un ADN entièrement nouveau

Une guerre primordiale et une découverte stupéfiante

Il existe sur notre planète un conflit permanent dont les origines remontent bien avant l’apparition de l’humanité. Cet affrontement s’avère même plus ancien que la vie complexe, remontant presque à l’aube de la vie elle-même. Depuis des milliards d’années, les bactéries affrontent sans relâche leur ennemi naturel, des virus spécifiques connus sous le nom de bactériophages, souvent appelés simplement phages.

Cette lutte prend la forme d’une véritable course aux armements évolutive, où chaque camp tente continuellement de se montrer plus astucieux que l’adversaire. Pour lutter contre ces virus, les bactéries ont développé une méthode inédite leur permettant de fabriquer un ADN flambant neuf sans procéder à une copie classique.

Une étude récente détaille cette stratégie bactérienne, qualifiée de diablement sournoise, pour contrecarrer les phages grâce à un ADN capable de s’autorépliquer. Les conclusions de ces travaux sont consultables directement dans le journal Science.

L’affranchissement des règles génétiques habituelles

Le processus biologique habituel repose sur un modèle très précis. Typiquement, l’ADN est copié à partir d’une matrice pendant qu’une enzyme se charge de décompresser la double hélice. Simultanément, une autre enzyme, appelée polymérase, assemble les nucléotides dans le but de créer un nouveau brin d’ADN.

Une équipe de l’Université de Stanford a cependant découvert que les bactéries possédaient la capacité de contourner purement et simplement cette règle fondamentale. Ces micro-organismes parviennent à créer une séquence d’ADN répétitive sans avoir besoin de la moindre matrice d’acide nucléique, en s’utilisant elles-mêmes comme guide.

« La protéine elle-même sert de plan pour la séquence d’ADN », a déclaré à la revue Science le biochimiste de l’Université de Stanford, Alex Gao, auteur principal de l’étude. Le chercheur précise au sujet de ce mécanisme hors du commun : « C’est une manière fondamentalement nouvelle dont la vie produit de l’ADN. »

Le fonctionnement intime du complexe DRT3 chez Escherichia coli

Pour comprendre ce phénomène, l’équipe de chercheurs a examiné spécifiquement DRT3. Il s’agit d’un complexe de défense bactérien présent chez le fameux organisme Escherichia coli. Leurs observations ont montré que ce système se compose de deux enzymes transcriptases inverses, baptisées Drt3a et Drt3b.

Ces deux éléments fonctionnent en tandem avec un ARN non codant, c’est-à-dire une molécule d’ARN qui n’est pas traduite en protéine. L’attention des scientifiques s’est principalement concentrée sur le fonctionnement spécifique de Drt3b. Comme le rapporte Science, cette enzyme transporte des acides aminés directement dans son site actif. Ce site correspond à la poche où les molécules de substrat subissent leurs réactions chimiques.

Cette configuration unique a permis de créer un système autonome produisant un motif adénine-cytosine, ou AC, qui se répète. Cette méthode ne constitue pas une nouvelle façon d’écrire de nouvelles séquences génétiques complexes, mais elle offre un éclairage fascinant sur les capacités d’adaptation de ces organismes.

Une machine à bégayer moléculaire selon les experts

Il est crucial de saisir la véritable nature de cette découverte : le système produit juste une séquence répétitive. Bien que cela ne soit pas une méthode totalement nouvelle pour écrire des séquences d’ADN complexes, l’événement représente un changement majeur dans notre perception de la manière dont la vie peut rédiger ces éléments.

Nikolai Slavov, biologiste chimiste à l’Université du Nord-Est non affilié à l’étude, a partagé son analyse pointue de la situation. Le spécialiste a écrit sur LinkedIn : « Ce n’est pas une protéine qui se ‘lit’ elle-même pour créer un message complexe; c’est plutôt une contrainte structurelle hautement spécialisée. »

Pour illustrer ce concept scientifique, le chercheur file la métaphore mécanique afin de décrire l’action de cette enzyme. « La protéine est essentiellement une machine à ‘bégayer’, physiquement réglée pour produire une séquence simple et répétitive », affirme avec certitude Nikolai Slavov.

Les éponges moléculaires et l’avenir de la médecine humaine

Pourquoi la bactérie fabrique-t-elle cette séquence répétitive au lieu d’une autre forme de défense ? La réponse n’est pas encore entièrement claire. Selon la revue Science, il est probable que ces séquences agissent comme des « éponges moléculaires ». Ces dernières pourraient interférer directement avec le phage ou bien créer des éléments immunitaires permettant aux bactéries de reconnaître l’infection virale.

Alex Gao indique à Science qu’une investigation plus poussée de la machine moléculaire tout-en-un Drt3b pourrait révéler des moyens de fabriquer d’autres nouvelles séquences d’ADN. Cette avancée pourrait directement aider à produire des hydrogels d’ADN plus avancés, des matériaux précieux qui s’avèrent utiles pour l’administration de médicaments et comme échafaudages pour la régénération tissulaire.

Les humains pourraient bientôt être entraînés encore plus loin dans la guerre en cours entre les bactéries et les virus. Les phages offrent une ligne de défense possible contre les « superbactéries » résistantes aux antimicrobiens (RAM), ces organismes qui ont développé des stratégies redoutables contre les antibiotiques modernes. Pour surmonter cette menace imminente, il nous faudra apprendre chaque astuce que les bactéries utilisent pour déjouer nos défenses médicales.

Selon la source : popularmechanics.com