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L’ADN si vous n’avez pas les bases ?

Eliott teston, Raphaël Chevrier
4 minutes de lecture

Appréhender les techniques d’édition génétique nécessite de revenir sur certaines bases du monde vivant. Pour pouvoir fonctionner correctement, les quelques 30 000 milliards de cellules qui composent le corps humain requièrent un ‘‘mode d’emploi’’. C’est lui qui dictera, entre autres, notre propension à avoir les cheveux bruns ou blonds, les yeux bleus ou verts, de grande ou petite taille, et une infinité d’autres traits plus ou moins visibles. C’est lui qui déterminera également le risque, propre à chacun, de développer certaines maladies. Ce mode d’emploi, nous en avons tous entendu parler : il s’agit de l’ADN. L’acide désoxyribonucléique est présent dans le noyau de chacune de nos cellules (à quelques exceptions près) et constitue dans son ensemble notre génome.

ADN, mode d’emploi.

Le monde vivant dans son ensemble partage la même structure du génome, de sorte que savoir déchiffrer le code génétique d’une plante revient à savoir lire celui d’une souris ou d’un chimpanzé. Les variations constatées entre les espèces reposent avant tout sur le nombre de chromosomes que renferment chaque noyau de cellule, et la quantité de gènes formés par ces brins d’ADN. Ainsi, le génome humain est constitué de 23 paires de chromosomes, toutes différentes les unes des autres et composées d’un exemplaire issu de la mère, et d’un autre apporté par le père. Mis bout à bout, l’ADN humain comporte environ 3,4 milliards de paires de bases. Mais cette longueur est très variable selon les espèces et indépendante du nombre total de gènes. Chez l’Homme, ces bases forment environ 25 000 gènes tandis que l’ADN de la souris, composé d’autant de paires de bases, codent à peu près 30 000 gènes. Le peuplier ne dispose quant à lui que de 485 millions de paires de bases (soit un génome 7 fois plus court que le nôtre), mais qui suffisent à produire… 45 000 gènes !

La traduction du code génétique.

La mécanique de lecture de l’information est également propre à l’ADN. Les séquences codantes, c’est-à-dire les gènes, sont transcrites en acide ribonucléique messager (ARNm), sorte d’image dans le miroir d’un gène, chargé de transporter l’information génétique hors du noyau (dans le cytoplasme de la cellule). A partir de cet ARN, nos cellules synthétisent des protéines, des « machines moléculaires » faisant fonctionner correctement le corps humain. Chaque protéine a son propre rôle à jouer. Certaines sont destinées à faciliter les réactions chimiques à l’œuvre dans la digestion des aliments. D’autres soutiennent la fonction immunitaire de l’organisme face à des agressions extérieures. D’autres encore transportent les molécules essentielles dans l’organisme, telles que l’oxygène dans le sang. Ainsi, si chaque cellule dispose de toute l’information nécessaire au bon fonctionnement du corps humain, elle n’a pas besoin de tout utiliser à chaque fois : de même qu’une personne réparant les freins d’une voiture pourra laisser de côté le chapitre ‘‘moteur’’ du mode d’emploi, un neurone fermera les yeux sur l’information nécessaire au fonctionnement des cellules osseuses.

Les mutations génétiques.

Accidentelles ou provoquées, des mutations peuvent avoir lieu dans l’ADN. De tels évènements, rares dans la plupart des cas, provoquent une modification de l’information génétique dans le génome. Transcrites quasi telle quelle dans l’ARNm, ces mutations conduisent à la fabrication de protéines potentiellement différentes de celles qu’elles auraient dû être à l’origine. Or, cette petite modification initiale peut parfois avoir des effets dramatiques sur le fonctionnement cellulaire, et être à l’origine de maladies génétiques graves. C’est par exemple le cas de la drépanocytose, provoquée par une mutation entraînant une malformation de l’hémoglobine et des globules rouges. Les maladies de Rendu-Osler ont quant à elles pour origine une mutation dans certains gènes essentiels au bon fonctionnement des cellules constituant la paroi des vaisseaux sanguins, provoquant des saignements et l’apparition de malformations vasculaires.

Le génie génétique.

Contrairement aux idées reçues, nous commençons tout juste à saisir les rouages de l’ADN et lever certains mystères. L’ADN est parcouru de séquences dont on connaissait encore très mal les fonctions biologiques il y a seulement 20 ans (cette fraction était alors appelée ADN poubelle) mais dont on commencer à identifier plus précisément le rôle. On dit alors que l’ADN est constitué de séquences ‘‘codantes’’, traduites en protéines, et d’autres séquences ‘‘non codantes’’, qui représentent 50% du génome et jouent une fonction support, encore mal connue, dans la bonne utilisation des gènes par l’organisme. En d’autres termes, l’ADN est un mode d’emploi bien particulier contenant des paragraphes écrits de manière intelligible, et d’autres constitués de suites de lettre aléatoires et illisibles. L’identification et la compréhension du rôle de chaque gène dans l’organisme a longtemps reposé sur l’étude des caractères héréditaires chez les espèces. En 1905, un demi-siècle avant que la composition et la structure moléculaire de l’ADN n’ait été révélée, la généticienne Nettie Stevens déduit que le sexe biologique de chaque individu est directement attribuable aux chromosomes, en l’occurrence à l’absence ou la présence du chromosome Y. Depuis, les scientifiques n’ont cessé d’allonger la liste des traits physiologiques héréditaires attribuables à l’expression de certains gènes. Une découverte de l’équipe de Paul Berg, de l’Université de Stanford, va considérablement changer la donne. A la fin des années 60, le biochimiste identifie des protéines capables de couper et recoller la double hélice d’ADN. Ce mécanisme naturel offre aux chercheurs des outils leur permettant de manipuler l’ADN avec une précision inégalée, ouvrant de nouvelles perspectives pour l’étude du rôle des gènes. C’est la naissance du génie génétique, un ensemble de techniques de biologie moléculaire permettant de modifier le génome d’un être vivant, en remplaçant, en supprimant ou en ajoutant des séquences dans l’ADN de certaines cellules. Les premières techniques de transgénèse se développent rapidement dans les laboratoires. Dès 1975, Paul Berg interpelle sur les dangers potentiels de la manipulation génétique, craignant que des bactéries génétiquement modifiées puissent se répandre dans la nature. Ces questions éthiques n’ont cessé d’accompagner le développement de ces techniques aux possibilités multiples.

ADN, un alphabet particulier

Comme tout mode d’emploi, l’ADN dispose de son propre langage, que les scientifiques commencent à déchiffrer depuis quelques décennies. Longue molécule constituée de deux brins enroulés l’un autour de l’autre en double hélice, l’ADN est composé de 4 différents types de briques élémentaires, appelées bases nucléiques : adénine (A), thymine (T), cytosine (C) et guanine (G). Ainsi les lettres A, T, C et G constituent l’alphabet de notre génome, répondant à des règles de grammaire spécifiques. Les deux brins de l’ADN sont complémentaires : les bases A d’un brin se lient aux T de l’autre brin, et inversement. De même que les bases C s’apparient exclusivement aux bases G. Les gènes ne sont quant à eux ni plus ni moins que des petites séquences d’ADN.

Eliott Teston

Chimiste de formation, Eliott fait aujourd’hui de la recherche en biologie vasculaire à l’hôpital universitaire de Leiden aux Pays Bas

Raphaël Chevrier Docteur en physique, chroniqueur scientifique, auteur de “Ça alors! Histoire de ces découvertes que l’on n’attendait pas” (La librairie Vuibert, 2018) et de “Comment avoir un avis sans raconter n’importe quoi. La science et les grandes questions d’aujourd’hui” (à paraître aux éditions Buchet-Chastel en mars 2021).

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