Une Découverte Révolutionnaire dans le Monde des Bactéries

Une découverte fascinante concernant les bactéries soulève des questions fondamentales sur la composition de notre propre génome et ouvre la voie à de nouvelles thérapies génétiques.

Une Nouvelle Perspective sur le Code Génétique

Depuis que le code génétique a été déchiffré dans les années 1960, nos gènes ont été perçus comme un livre ouvert. En analysant nos chromosomes comme des chaînes linéaires de lettres, semblables à des phrases dans un roman, nous avons pu identifier les gènes de notre génome et comprendre comment les modifications de leur code influencent notre santé.

Cette règle linéaire était considérée comme universelle, s’appliquant à toutes les formes de vie, des humains aux bactéries.

Une Étude Révélatrice de l’Université de Columbia

Cependant, une étude récente menée par des chercheurs de l’Université de Columbia remet en question cette conception. Elle démontre que les bactéries peuvent créer des gènes éphémères et flottants, suggérant que des gènes similaires pourraient exister en dehors de notre propre génome.

« Ce que cette découverte remet en question, c’est l’idée que le chromosome contient l’ensemble des instructions nécessaires à la production de protéines par les cellules », explique Samuel Sternberg, professeur associé de biochimie et biologie moléculaire. Il a dirigé cette recherche avec Stephen Tang, un étudiant en médecine et en doctorat.

« Nous savons maintenant qu’au moins chez les bactéries, il peut exister d’autres instructions non conservées dans le génome, mais qui sont néanmoins essentielles à la survie cellulaire. »

Une Réaction Scientifique Étonnante

La réaction de la communauté scientifique a été marquante, qualifiant cette découverte de « biologie extraterrestre », « étonnante » et « choquante ». « Cela nous a laissés dans l’incrédulité », déclare Tang. « Nous sommes passés du doute à l’émerveillement à mesure que le mécanisme se dévoilait. »

Les bactéries et leurs virus sont en guerre depuis des éons, les virus tentant d’injecter leur ADN dans le génome bactérien, tandis que les bactéries développent des méthodes astucieuses, comme le CRISPR, pour se défendre. De nombreux mécanismes de défense bactérienne restent inexplorés, mais pourraient donner naissance à de nouveaux outils d’édition génomique.

Un Système de Défense Bactérien Inhabituel

Le système de défense choisi par Sternberg et Tang pour leur étude est atypique. Il implique un morceau d’ARN dont la fonction est inconnue et une transcriptase inverse, une enzyme qui synthétise de l’ADN à partir d’un modèle d’ARN. Les systèmes de défense les plus courants chez les bactéries coupent ou dégradent l’ADN viral entrant, ce qui a intrigué les chercheurs quant à l’idée de défendre le génome par la synthèse d’ADN.

Des Gènes Flottants

Pour comprendre le fonctionnement de ce système de défense, Tang a développé une nouvelle technique pour identifier l’ADN produit par la transcriptase inverse. L’ADN découvert était long mais répétitif, contenant plusieurs copies d’une courte séquence au sein de la molécule d’ARN du système de défense.

Il a ensuite réalisé que cette portion de la molécule d’ARN se plie en boucle, et que la transcriptase inverse parcourt plusieurs fois cette boucle pour créer l’ADN répétitif. « C’est comme si vous vouliez photocopier un livre, mais que la photocopieuse commençait à produire la même page encore et encore », explique Sternberg.

Les chercheurs ont d’abord pensé qu’il y avait un problème dans leurs expériences ou que l’enzyme faisait une erreur, produisant un ADN sans signification. « C’est à ce moment-là que Stephen a fait des recherches ingénieuses et a découvert que la molécule d’ADN est un gène flottant et transitoire pleinement fonctionnel », ajoute Sternberg.

Le protéine codée par ce gène, baptisée Neo par les chercheurs, joue un rôle crucial dans le système de défense antiviral des bactéries. L’infection virale déclenche la production de cette protéine, qui empêche le virus de se répliquer et d’infecter les cellules voisines.

Des Gènes Extrachromosomiques chez les Humains ?

Si des gènes similaires sont découverts flottant librement dans les cellules d’organismes supérieurs, « cela constituerait une découverte révolutionnaire », affirme Sternberg. « Il pourrait exister des gènes ou des séquences d’ADN qui ne résident dans aucun des 23 chromosomes humains. Peut-être sont-ils uniquement produits dans certains environnements ou contextes développementaux, tout en fournissant des informations codantes essentielles pour notre physiologie normale. »

Le laboratoire utilise désormais les méthodes de Tang pour rechercher des gènes extrachromosomiques humains produits par des transcriptases inverses.

Un Potentiel pour l’Édition Génétique

Bien que les thérapies géniques utilisant l’édition CRISPR soient en cours d’essai clinique, cette technologie n’est pas parfaite. De nouvelles techniques combinant CRISPR avec une transcriptase inverse offrent aux ingénieurs génomiques davantage de possibilités. « La transcriptase inverse vous permet d’inscrire de nouvelles informations aux sites que CRISPR coupe, ce que CRISPR seul ne peut pas faire », explique Tang. « Cependant, tout le monde utilise la même transcriptase inverse découverte il y a des décennies. »

La transcriptase inverse qui crée Neo possède certaines propriétés qui pourraient en faire une meilleure option pour l’édition génomique en laboratoire et pour la création de nouvelles thérapies géniques. De plus, d’autres transcriptases inverses mystérieuses existent chez les bactéries, prêtes à être explorées.

« Nous pensons que les bactéries pourraient receler un trésor de transcriptases inverses qui pourraient servir de points de départ intéressants pour de nouvelles technologies une fois que nous comprendrons leur fonctionnement », conclut Sternberg.