ADN, brique élémentaire de la vie terrestre que l’on retrouve dans toutes les cellules. Découverte par la science occidentale en 1953  mais “rêvée” par les chamans depuis bien plus longtemps, cette molécule au nom insortable est composée de quatre bases – les fameuses A, C, G et T – arrangées en nucléotides, ceux-ci formant les échelons de la fameuse double hélice (1).

Cette ADN est l’outil de base permettant la création des protéines par le biais d’un code génétique: des 64 combinaisons possibles à partir des quatre bases, 22 acides aminés sont fabriqués et utilisés dans la fabrication des protéines, les briques fondamentales de notre corporalité. Cette double hélice extrêmement complexe et précise est en même temps, d’un point de vue de chimiste, limitée et fragile. Est-elle modifiable, améliorable voire remplaçable?

C’est une question que se posent pas mal de scientifiques depuis des années, et la réponse semble être plutôt positive au sens où il est possible de modifier l’ADN en y ajoutant des bases autres que les seuls A, C, G et T fournies dans le “kit de base” de la vie terrestre. Deux caractéristiques essentielles font que l’ADN est ce qu’il est: d’une part les binômes C-G et A-T sont invariables de part leur construction chimique (on ne peut jamais trouver un binôme C-T par exemple), d’autre part le code fourni doit être reconnu par la machine cellulaire qui réalise les copies d’ADN.

Steve Benner, initiateur de la Foundation for Applied Molecular Evolution basée en Floride, travaille sur cette problématique depuis les années 80 et, en 2004, il démontra un premier ADN modifié par l’ajout de bases non naturelles. Un laboratoire pharmaceutique, Chiron, utilisa cette innovation afin de créer des tests de détection de virus dans le sang, un peu à l’image d’une épuisette: une molécule hybride avec un ADN constitué en partie des bases naturelles sur lesquelles venaient se fixer le virus, et en partie d’une nouvelle base artificielle, donc ignorée par le virus et qui servait de “manche” pour récupérer le tout.

Ce fut une première étape avant d’affronter le premier col hors catégorie: faire en sorte qu’une cellule vivante accepte et reproduise cet ADN hybride. Le cobaye traditionnel pour ce genre d’exercice est la bactérie E. coli, dont la machinerie génétique est bien connue. La bactérie accepta assez facilement de reproduire l’ADN modifié (6 bases au lieu de 4), mais ne pouvait reproduire le brin artificiel que si on lui fournissait, en son sein, les deux bases constituant ce brin: contrairement aux molécules des brins naturels, elle ne pouvait pas les synthétiser toute seule.

Un autre chercheur, Floyd Romesberg du Scripps Research Institute à La Jolla., utilisa alors une propriété particulière d’une algue qui était capable d’assimiler ces fameuses bases, qu’il intégra dans E. coli qui devint dès lors capable de “manger” les molécules nécessaires et de synthétiser l’ensemble de cette ADN artificielle.

En 2014, pour la première fois dans l’histoire connue de l’Univers, un être vivant se reproduisait avec un ADN de six bases au lieu de quatre (2).

L’hybride de Romesberg (bon titre pour un film d’horreur) avait deux défauts: les bases ajoutées étaient coûteuses et la bactérie ne faisait rien de plus qu’une bactérie normale. Dans l’idéal il faudrait modifier une machine biologique pour la rendre capable de reproduire de l’ADN composée de molécules différentes des molécules carbonées naturelles, et d’un plus grand nombre de bases afin d’augmenter le spectre des acides aminés (limité à 22 dans le kit de base de Dame Nature).

La chimie moderne est incapable de faire aussi bien que la cellule naturelle en termes de réplication d’ADN et formation des protéines. Le développement d’hybrides ou de composants organiques, telles des acides aminées, formés à partir de bases ADN autres que les quatre naturelles passe donc par la modification de cellules vivantes naturelles afin d’accommoder ces nouvelles bases.

Au-delà des cellules hybrides tel E. coli ci-dessus, de nombreuses idées sont à l’étude afin d’intégrer au génome de base des additions visant des applications précises, dont deux au moins sont en mode de développement concret: les catalyseurs et les médicaments. Énormément de processus chimiques mis en oeuvre par l’Homme requièrent des catalyseurs afin d’activer les réactions chimiques nécessaires. L’accès à une gamme de catalyseurs fabriqués à base d’un choix d’acides aminés largement élargi, du fait de l’ajout de bases artificielles à l’ADN naturel, permet d’envisager des composés tout à fait originaux.

En matière médicale, la possibilité d’utiliser des protéines plutôt que les “simples” molécules de la médecine actuelle augmenterait fortement la puissance de tels médicaments, mais les protéines naturelles sont généralement inadaptées au traitement médical. Des “super-protéines” hybrides contenant une partie ADN travaillée pour s’attaquer à une cible spécifique pourraient offrir de nouveaux traitements.

En poussant les choses un peu plus loin, les chercheurs imaginent de créer des protéines magnétiques ou susceptibles de conduire de l’électricité. Et de là on peut imaginer des organismes hybrides ou entièrement basés sur de l’ADN “artificiel” conçus en vue de réaliser des tâches spécifiques, autrement dit de l’ADN 2.0.

Une étude est par exemple en cours à la University of the Sunshine Coast en Australie pour une espèce de micro-méduse chasseuse de toxines. Ces organismes se baladeraient dans les océans et seraient composés d’un détecteur de toxine et d’une enzyme capable de la recycler. La nature elle-même semble pousser en direction de solutions adaptées à notre problématique environnementale moderne, telle cette enzyme découverte au Japon et capable de recycler le plastique, notamment le PËT utilisé pour la fabrication de bouteilles et qui mettent des siècles à se dégrader en milieu naturel (3).

Les Japonais ont même réussi, par accident, à améliorer la performance de l’enzyme qui aujourd’hui peut dégrader une bouteille en quelques jours. L’ajout d’ADN artificiel pourrait être une arme puissante dans la lutte contre les plaies modernes: algues vertes, désertification, déchets, etc…

Comme toujours cependant, l’ouverture d’une boîte de Pandore génétique alimente de nombreuses craintes, et à raison. Tout comme mélanger dans la nature des poissons génétiquement modifiés avec des poissons naturels voue ces derniers à la disparition (4), l’évaluation des possibles impacts de ces nouveaux composés organiques doit être faite avec sérieux et transparence.

Pourtant la création d’organismes à base d’ADN 2.0 ne semble pas intéresser les médias outre mesure, alors qu’il s’agit là d’un domaine majeur au vu de son potentiel positif d’un côté, et aux risques qu’il pose de l’autre. La création d’organismes hybrides voire basés sur un ADN entièrement artificielle, organismes capables de recopier leur propre ADN et donc “vivants”, ouvrirait un nouvel horizon de la notion même du vivant.

Rien ne dit que des ADN exotiques n’existent pas ailleurs dans l’Univers, là ou d’autres molécules que le carbone seraient les plus abondantes. Mais nous ne savons rien de la possible coexistence d’organismes issus du kit ADN de base terrestre avec d’autres, ces autres qui seraient construits sur base de protéines très différentes des nôtres, dont le carburant vital serait différent, bref des “extra-terrestres” au sens le plus fondamental du terme.

Liens et sources:

(1) https://fr.wikipedia.org/wiki/Acide_d%C3%A9soxyribonucl%C3%A9ique

(2) https://www.nature.com/articles/nature13314

(3) https://www.theguardian.com/environment/2018/apr/16/scientists-accidentally-create-mutant-enzyme-that-eats-plastic-bottles

(4) https://fr.wikipedia.org/wiki/Poisson_g%C3%A9n%C3%A9tiquement_modifi%C3%A9

Source: https://www.newscientist.com/article/mg24032070-200-weve-added-letters-to-the-genetic-code-and-the-results-are-amazing/

La vie, cette vieille, très vieille amie…