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La biologie moléculaire passe de l’autre côté du miroir

by admin
La biologie moléculaire passe de l’autre côté du miroir

Imaginez un univers dans lequel on serrerait les vis en tournant dans le sens inverse des aiguilles d’une montre. Dans ce monde inversé, boulons et écrous seraient des images miroirs de ceux que nous utilisons le plus souvent. Des reflets en tout point semblables mais pas identiques, car incompatibles entre eux : impossible, en effet, de visser un boulon de l’univers « gauche » dans un écrou de l’univers « droit ».

A l’échelle moléculaire, la situation est analogue pour les principaux composants biologiques qui constituent nos cellules et en assurent le fonctionnement. Le squelette moléculaire de l’ADN et de l’ARN, par exemple, est constitué de sucres de forme moléculaire droite. Une conséquence de cette asymétrie est que le filetage de l’hélice de l’ADN s’enroule à droite. De même, les protéines sont, elles aussi, orientées.

Lire notre enquête (avril 2018) : Article réservé à nos abonnés L’asymétrie est à l’origine de la vie

Pourrait-on concevoir un système biologique miroir, dans lequel ADN, ARN et protéines auraient l’orientation opposée à celle dans laquelle est engagé l’ensemble du monde vivant ? C’est en théorie possible, puisque l’on sait synthétiser artificiellement les composés de base nécessaires aussi bien sous leur forme droite que gauche, et les assembler en chaînes de quelques dizaines à centaines d’unités. La difficulté pratique est d’orchestrer ces molécules pour reconstituer leurs fonctions biologiques : l’ADN doit être recopié à l’identique pour se perpétuer, ce qui nécessite des protéines nommées ADN polymérases ; puis, transcrit en ARN messager, par une ARN polymérase ; et, enfin, l’ARN messager est lu et traduit par des ribosomes (constitués de plusieurs molécules d’ARN, et de plus de cinquante protéines), assistés d’ARN de transfert, pour fabriquer des protéines. La principale contrainte est le filetage : de même que pour des boulons et écrous incompatibles, comment recopier l’ADN gauche si l’on n’a que des ADN polymérases capables de lire l’ADN droit ? Comment obtenir des polymérases miroirs, si l’on n’a que des ARN messagers droits, des ribosomes droits, etc. ?

Petits ARN à fonction de sondes

Ce problème de filetage implique d’être capable, au moins pour mettre en route la machine, de produire l’ensemble des constituants miroirs de façon artificielle. Une prouesse que le laboratoire dirigé par Ting Zhu à Westlake University (Hangzhou, Chine) est en passe de réussir. Dans une précédente étude, l’équipe avait synthétisé in vitro un ADN gauche d’assez grande longueur ainsi que l’ADN polymérase miroir capable de le recopier.

Dans un nouvel article plus impressionnant encore, une doctorante, Yuan Xu, a abordé le cas de l’ARN. Elle a d’abord synthétisé une ARN polymérase miroir — tâche complexe, en raison de la très grande taille de cette protéine, qu’elle a pu mener à bien en décomposant la polymérase en plusieurs modules coopérant entre eux. Ceci lui a permis de transcrire des molécules d’ARN gauche de différentes fonctions à partir d’ADN gauche : des ARN ribosomiques, des ARN de transfert, et de petits ARN à fonction de sondes qui émettent une fluorescence lorsqu’ils se lient à des composés précis. Le prochain défi sera de synthétiser toutes les protéines ribosomiques miroirs, afin de reconstituer des ribosomes miroirs capables de traduire des ARN messagers gauches en protéines miroirs.

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