(Source www.bichat.inserm.fr)

Chacun a sans doute en mémoire la fameuse découverte d’ADN dans l’ambre fossilisé qui a permis à l’équipe de scientifiques du Jurassic Park de ressusciter les dinosaures. Les recherches actuelles sont certes, moins romancées, mais les travaux sur l’ADN sont tout de même en passe de recréer des dinosaures…

Distinguer le vrai du faux

Malgré la démonstration du professeur Hamond dans Jurassic Park quant à la récupération de sang de dinosaures dans des moustiques fossilisés dans l’ambre, la théorie n’en est pas moins fausse : aucun ADN ne pourrait en effet être récupéré de cette façon.
Comment, alors, espérer ramener à la vie les dinosaures ? Et bien il semble que les scientifiques puissent se passer de la fameuse molécule : les paléontologues recherchent en effet des techniques ne nécessitant pas d’ADN.

Un nouvel angle de recherche

Jack Horner est un paléontologue célèbre pour sa découverte du premier fœtus fossilisé et ses études sur les comportements sociaux des dinosaures. Ses derniers travaux soutiennent l’hypothèse selon laquelle il serait possible de faire régresser certaines espèces au point qu’elles retrouvent leur forme passée.

Les manipulations sur l’ADN seraient donc susceptibles de ramener des organismes vivants à l’état d’évolution qu’ils connaissaient il y a 100 millions d’années!

Les méthodes employées

Les chercheurs ont tout d’abord entrepris de déterminer les espèces dont l’ADN présente le plus de similitudes avec celui des dinosaures : il s’agirait de la branche des archosauriens, un groupe incluant une grande partie des dinosaures aujourd’hui disparus et dont les représentants actuels sont les crocodiles et les… poulets.

C’est en effet durant le temps de gestation que les fœtus de poulet comportent le plus de similitudes avec les dinosaures. Ces ressemblances se traduisent par la présence d’une queue et de mains à la place des ailes. Ces caractéristiques disparaissant au cours de la croissance, l’enjeu des recherches actuelles est de trouver le moyen de bloquer les gènes responsables de leur disparition.

En utilisant des techniques de régression génétique, les scientifiques ont ainsi pu faire naître des poulets avec des dents ! Si leurs travaux aboutissaient, ils parviendraient à recréer l’archéoptéryx du poulet vieux de 100 millions d’années.

Causes de la dégradation et enjeux des recherches génétiques

Les raisons qui sont à l’origine de la destruction de la population des récifs de coraux sont nombreuses. Parmi elles, on distingue des causes naturelles telles que les cyclones et des causes anthropiques telles que le tourisme, le réchauffement climatique ou encore la pollution.

Les coraux sont des invertébrés de la famille des cnidaires . S’ils sont si difficiles à protéger, c’est aussi parce la complexité de leur organisme est grande : le corail abrite en effet des algues microscopiques, les zooxanthelles, sans lesquelles il ne peut survivre. Ces deux organismes vivent en une parfaite symbiose.

A la suite de différents traumatismes, tels qu’un réchauffement de la température de l’eau, on observe généralement un blanchiment du corail : il s’agit en fait du départ des algues. Celui-ci entraîne alors diverses carences pouvant conduire à la mort du récif. Le niveau de complexité augmente encore lorsque l’on sait que chaque espèce de corail est atteinte différemment par ce départ.

Le génome du corail mis à jour

Des chercheurs de l‘institut des sciences et technologies d’Okinawa ont récemment percé le secret du génome de l’Acropora digitifera, un corail très répandu dans les océans Indien et Pacifique, riche de 24.000 gènes. Une autre équipe travaille actuellement sur l’espèce de l’Acropora millepora et est sur le point de publier ses résultats.

Les débouchés permis grâce à ces études sont innombrables : ils permettent d’une part d’enrichir la connaissance des biologistes marins mais aussi et surtout, d’observer les impacts des traumatismes sur les organismes ou encore d’identifier les différents gènes intervenant dans le système immunitaire des coraux.

Des découvertes étonnantes

Les premières connaissances émanant du séquençage du génome du corail ne se sont pas faites attendre. En effet, les chercheurs ont pu identifier des gènes impliqués dans la production de protéines jouant le rôle d’une crème solaire ! Il faut dire que les coraux sont fréquemment soumis aux rayonnements ultraviolets…

Plus globalement, les chercheurs ont constaté une grande richesse des gènes impliqués dans le système immunitaire. Leur hypothèse est que le mode de vie symbiotique du corail avec ses algues marines contraint à une meilleure identification de la nature des organismes. Une telle richesse laisse espérer d’importantes retombées en termes de traitements thérapeutiques.

Pourquoi un coût si élevé

Contrairement aux travaux menés sur les maladies en lien avec la génétique qui ne ciblent qu’un seul gène ou quelques-uns, le séquençage du génome humain correspond à une identification de la totalité des gènes.

Rappelons que la quantité d’informations contenues dans l’ADN équivaut à peu près aux données que l’on trouverait dans une encyclopédie de 500 volumes de 800 pages chacun… Ainsi, en plus de nécessiter des technologies des plus performantes, le temps nécessaire au séquençage d’un seul génome est si élevé qu’il implique actuellement des milliers d’euros. Il est donc totalement irréaliste d’entreprendre de telles études pour tout à chacun.

La course à la technologie

Devant les enjeux si importants du séquençage du génome humain, tant du point de vue médical que scientifique ou financier, de nombreux laboratoires se sont lancés dans une course à la bio-technologie.

On peut notamment citer les automates Illumina qui sont des séquenceurs à haut débit, capables de lire jusqu’à 100 nucléotides. Dans l’ADN, les nucléotides sont au nombre de quatre :

• la désoxyadénosine (base adénine)
• la désoxythymidine (thymine)
• la désoxyguanosine (guanine)
•  la désoxycytidine (cytosine)

Chaque nucléotide est balisé par un marqueur fluorescent différent ce qui permet de les identifier.

Récemment, la start-up Noblegene Biosciences a reçu 4,2 millions de dollars de la part du National Human Genome Research Institute afin de développer une nouvelle technologie combinant marqueurs fluorescents et technologie des nanopores.

Celle-ci consiste à faire passer le brin d’ADN dans un trou de 2nm sur une puce de silicium. Au travers, une décharge électrique est envoyée et permet de lire la séquence codante du brin d’ADN.

La formation en double hélice

Découvert par Watson et Crick en 1953, l’ADN est couramment représenté comme deux longs fils sur lesquels se trouvent des phosphates, des sucres (deux parties immuables) et une base azotée qui peut être de quatre formes différentes :

• L’Adénine (symbolisée par la lettre A)
• La Cytosine (symbolisée par la lettre C)
• La Guanine (symbolisée par la lettre G)
• La Tyrosine (symbolisée par la lettre T)

Adenine

Cytosine

Cytosine

Thymine

Les appariements classiques et modifiés

Les appariements classiques des bases azotées sont appelées ‘appariements Watson et Crick’, en hommage aux deux chercheurs. Ces liaisons se forment à partir des molécules d’hydrogène:

• La Guanine se combine sous trois liaisons avec la Cytosine
• L’Adénine forme deux liaisons avec la Thymine

Appariements des atomes de l’ADN

La révolution des dernières recherches réalisées montre qu’il existe des appariements autres que ceux de Watson et Crick. En effet, les chercheurs sont parvenus à améliorer la technique de résonance magnétique nucléaire (RMN) qui permettait jusqu’alors d’observer les molécules à une échelle atomique.

Ils ont ainsi constaté des appariements d’atomes rares ou transitoires non connus jusqu’alors. De plus, ils se sont également aperçus que certaines bases étaient capables de se retourner totalement, effectuant une vrille de 180°.

De nouvelles voix pour la recherche

Ce ‘simple’ retournement de la base azotée ouvre des perspectives significatives puisque les appariements ne concernent plus les mêmes liaisons hydrogènes mais leur opposé, que l’on appelle la face Hoogsteen.

De fait, la base précédemment liée se trouve libérée et peut donc créer de nouvelles liaisons. Selon les auteurs, « la double hélice d’ADN code intrinsèquement pour un état excité des paires de bases, un moyen d’étendre une complexité structurale au-delà de la capacité des paires de bases Watson-Crick ».

Ces recherches sont d’autant plus capitales que de tels appariements n’avaient jamais été observés en dehors des cas de maladies. Elles prouvent donc qu’un ADN normal est tout aussi capable de modifier ses liaisons. De belles perspectives pour les recherches futures…

Pourquoi décoder la pomme de terre ?

La pomme de terre est le quatrième aliment le plus consommé au monde, après le riz, le blé et le maïs ; il est aussi l’un des plus apprécié.

L’objet des recherches est donc de premier ordre en matière de sécurité alimentaire mondiale : rendre la pomme de terre résistante aux conditions climatiques difficiles ou encore aux virus, pourrait permettre à des populations de cultiver une denrée nourrissante et d’être en mesure de la vendre, créant ainsi une richesse intérieure au pays, et pourquoi pas, internationale.

Une tâche d’une grande ampleur

Le patrimoine génétique de la pomme de terre est éminemment riche : alors que l’Homme possède 20 000 gènes, elle détient 39 000 gènes réunis sur chaque chromosome, ces-derniers possédant chacun quatre exemplaires. On dit ainsi que son génome est tétraploïde.

Pour parvenir à leur fin, les chercheurs ont formé une équipe réunissant plus de 26 instituts de recherche au sein du Potato Genome Sequencing Consortium.

Ils ont tout d’abord identifié une variété de pomme de terre d’Amérique du Sud dont la particularité est de présenter un génome diploïde : chaque chromosome est dupliqué une seule fois au lieu de 3 pour les autres races.

Grâce aux avancées des techniques scientifiques mais également des moyens de bioinformatique, les chercheurs ont ainsi obtenu le génome complet de cette variété.

Des gènes résistants ?

Le séquençage du génome de la pomme de terre est une première étape vers une meilleure compréhension du mode de fonctionnement de cet organisme, notamment en cas de maladie.

En observant les conséquences des attaques des virus sur le génome, des mutations génétiques peuvent en effet être observées. Les chercheurs sauront donc avec précision quelles transformations ils doivent être en mesure de stopper.

Des processus similaires existent également en cas de résistance de la pomme de terre : les chercheurs ont d’ores et déjà identifié plus de 800 gènes intervenant plus ou moins directement dans des phénomènes de résistance aux maladies.