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Accueil du site > 02 - Livre Deux : SCIENCES > Biologie : Rétroaction de la vie et de la mort > Le réductionnisme et la conservation de l’ADN

Le réductionnisme et la conservation de l’ADN

jeudi 26 juin 2008, par Robert Paris

Modification de la structure tridimensionnelle des protéines

par Alexandre de BREVERN

Sur la fin du tout génétique

Avec la découverte de l’ADN puis son décryptage, on a cru avoir trouvé la clef du mécanisme de la vie. Cela rendait cependant encore plus étonnante l’énigme centrale de la vie. Comment la matière inerte a pu produire la matière vivante ? Par quel miracle cette molécule avait pu apparaître toute armée du mécanisme du vivant dans toute sa complexité. On pensait le fonctionnement éclairci même si l’origine semblait encore plus fantastique. Cette molécule géante contient en effet les gènes qui pilotent la fabrication des protéines. Sauf erreur de transcription génétique, il y a exactement les gènes qu’il faut pour produire les protéines qu’il faut, et qui fabriquent les organes nécessaires et connectent exactement comme il faut l’ensemble des interactions du corps. Tout va bien dans le meilleur des mondes possibles !

C’est une vision courante selon laquelle la nature est bien faite. L’homme est fait pour vivre sur terre, le poisson pour nager et l’oiseau fait pour voler. L’ADN est fait pour piloter la construction d’un être vivant. Avec ou sans dieu, cela relève d’une philosophie du dieu nature. C’est ainsi que l’on a d’abord raisonné en génétique. Le pilote de tout le fonctionnement complexe du vivant serait la molécule géante ADN. La macromolécule en double hélice, en expliquant à la fois l’hérédité et la diversité, permettrait de comprendre le vivant. Elle contiendrait le plan de l’être vivant et les commandes permettant de le construire comme de le piloter. Une espèce semblait caractérisée par un ADN, chaque type d’être semblant avoir un matériel génétique spécifique. Il faut dire que l’on constatait effectivement des évolutions du contenu biochimique de l’ADN d’une espèce à une autre. Et on était alors incapables d’utiliser un matériel génétique d’une espèce dans le fonctionnement des cellules d’une autre espèce. Des altérations de retranscription de la macromolécule (mutations) semblaient responsables de sauts dans l’évolution des espèces. C’est ce que pense encore le grand public peu averti de l’évolution des idées en génétique. Mais les scientifiques ont fait de nombreuses découvertes qui enlèvent à l’ADN une bonne part de son importance.

Même si de grands efforts sont mis en oeuvre pour décrypter l’ADN avec les recherches sur le génome, il s’avère que le rôle de moteur, le rôle central, l’élément indispensable du vivant ne revient pas à cette macromolécule. C’est un changement considérable de conception. De plus, la conservation du contenu du message n’est plus l’essentiel car ce qui apparaît comme central c’est le mode d’interaction dynamique et rétroactif de l’ADN avec des molécules qui l’entourent dont l’ARN et les protéines. On a maintenant la preuve que l’ADN n’est pas le seul à pouvoir modifier le fonctionnement génétique. L’ARN codant peut le faire (dans le cas des virus qui peuvent introduire leurs gènes dans la cellule et lui faire produire leurs protéines). L’ARN non codant peut également agir (micro-ARN). Enfin, avec les prions on a le cas de protéines infectées qui modifient le fonctionnement génétique. Donc le vivant n’est pas seulement piloté par l’ADN ou des fragments d’ADN. D’autre part, la barrière que l’on imaginait entre les espèces n’est pas aussi importante qu’on le pensait. On le voit avec la maladie de la vache folle qui peut se transmettre à d’autres animaux ou encore la grippe du poulet à l’homme. Ensuite, des gènes peuvent parfaitement passer d’une espèce à une autre, par exemple d’une bactérie à une autre. La souplesse du fonctionnement génétique est beaucoup plus grande qu’on ne le pensait.

Du coup, l’image d’un message complètement protégé de toute influence du milieu extérieur est définitivement morte et le lien entre évolution de la nature alentour et évolution du vivant est devenu direct. La nature ne se contente plus de sélectionner comme on le croyait après les travaux de Darwin. On a découvert d’autre part que ce n’est pas la conservation de l’ADN qui assure que l’individu ne produit que des molécules qui correspondent à son espèce. Ce sont des protéines (dites chaperon) qui jouent le rôle de destructeur des protéines non conformes. Ensuite il y a d’autres protéines qui réparent les erreurs de l’ADN. Cela signifie que l’ADN peut avoir des erreurs et peut produire des molécules inadaptées, ne correspondant pas à l’espèce ou ne lui convenant pas. Et cela veut dire que l’ADN n’est pas le mode de conservation de l’espèce et que ce sont plutôt des protéines particulières qui se gendarment pour détecter erreurs et intrus. On a découvert d’autre part que les gènes (homéogènes) pilotes de la construction de l’individu sont quasiment les mêmes d’une espèce à l’autre et sont capables d’intervenir d’une espèce vivante sur une autre. Le contenu biochimique est détrôné dans son rôle de déterminant de l’espèce, dans celui de protecteur de celle-ci et enfin dans celui de moteur du fonctionnement du vivant. Les gènes contenus dans l’ADN produisent les protéines. Cela semblait donner un rôle moteur à l’ADN mais, sans les protéines, les gènes ne peuvent pas s’activer ni se désactiver Que l’ADN contienne les bons gènes ne suffit pas. Encore faut-il qu’ils soient en action. L’ADN contient à la fois les gènes et des bouts de gènes qui indiquent au gène de ne pas entrer en action pour produire des protéines, des inhibiteurs.. L’ADN n’est actif que quand il est lu par les protéines, c’est-à-dire quand une protéine bien particulière vient se fixer momentanément sur un bout de l’ADN puis s’en détache. Il inhibe l’action d’une partie de l’ADN qui bloquait l’action du gène. L’action est donc inhibition de l’inhibition. Des protéines spécifiques lancent la lecture de chaque gène. Et d’autres protéines les inhibent, c’est-à-dire bloquent leur lecture. Suivant la concentration locale de ces gènes aux effets opposés, on va avoir la fabrication ou le blocage de la production de telle ou telle protéine. Cela signifie que seule une petite partie du capital des possibilités est activée à un moment donné par un être vivant.

Les fameuses chaînes de rétroaction qui caractérisent les relations entre les gènes permettent de passer d’une situation à une autre. Je rappelle qu’une rétroaction suppose qu’il y ait non seulement deux processus en interaction mais qu’une réaction bloque l’autre ou la ralentit. En fonction de la concentration de telle ou telle molécule, servant de signal, un seuil peut être franchi entraînant brutalement un mouvement inverse. Ce qui semble en un moment donné être un système figé et produisant toujours les mêmes éléments se renverse brutalement. La vie qui semble un phénomène de reproduction et de multiplication à l’identique possède aussi un effet multiplicatif en sens inverse. Le résultat final est sensible aux conditions initiales. Certains changements infimes des conditions initiales produisent des effets considérables. Le système est maintenu durablement dans une situation instable, à la frontière d’un changement brutal. Comme on le voit, il s’agit bien d’une dynamique non-linéaire. Ainsi, les gènes mutateurs des bactéries (umuC, umuD et dinB) sont activés en cas de stress car les inhibiteurs des inhibiteurs de mutateurs sont eux-mêmes activés par inhibition de l’inhibition. Comme on le voit, il s’agit d’actions en chaîne. Toutes les activités du vivant seraient liées à ces chaînes de réactions en boucle [1] qui produisent notamment les rythmes du vivant mais également tout le fonctionnement et la formation des individus. Ces chaînes d’interaction règlent la production de protéines mais aussi la vie et la mort des cellules ainsi que la production des tissus et des organes, comme on va l’exposer. Nous allons ainsi montrer que la vie est un système de réactions maintenu sans cesse à la limite de sa destruction.

L’ouvrage de Jean Claude Ameisen qui développe ce point de vue s’intitule " la sculpture du vivant ", avec comme sous-titre " le suicide cellulaire ou la mort créatrice " et la thèse qui y est traitée est celle-ci : la mort est la créatrice de la complexité du vivant ?

Bien sûr pour tout un chacun, la mort n’est que la fin de la vie, que ce soit pour une cellule ou un être vivant. La mort nous semble diamétralement opposée à la vie. Ameisen nous montre qu’au contraire le processus de la mort est non seulement en permanence présent mais aussi indispensable au processus du vivant. C’est lui qui structure notre corps. C’est lui qui constitue les modes de contrôle de notre moi interne c’est-à-dire l’immunologie qui élimine impitoyablement tout ce qui n’est pas compatible avec notre corps. La mort est un processus inhérent au vivant à tous les niveaux et indispensable à son fonctionnement. Le processus de destruction est indispensable à la formation de structures du vivant et au fonctionnement social de ces structures.

Un certain nombre de questions nous laissent dans l’embarras si nous concevons la vie dans un mode fixiste, déterminé par avance de façon programmée par le texte inscrit une fois pour toute dans l’ADN. Difficile alors de comprendre la capacité de réagir à des situations diverses, la plasticité du vivant. Difficile également de comprendre même le mode de fabrication de l’individu.

La reproduction du vivant qui est réalisée à la base par la division cellulaire devrait reproduire des cellules à l’identique. On peine à comprendre comment elle produit toute la diversité cellulaire et plus encore toute la diversité des organes, des structures complexes et toutes les espèces diverses. Si on considère que l’ADN est le point central, une cellule qui se divise ne peut produire que deux cellules ayant deux ADN identiques et donc deux cellules identiques. Dans cette conception, on peut concevoir que la multiplication des cellules de notre oeuf originel donne un magma, un entassement, une colonie de cellules identiques mais certainement pas la structure de l’homme ou de la femme que nous sommes, avec tous ses fonctionnements d’une variété et d’une complexité si extraordinaire qu’une machine artificielle ne sera jamais capable de l’imiter.

3 Messages de forum

  • Le réductionnisme et la conservation de l’ADN 8 décembre 2009 08:54, par Robert Paris

    Longtemps, on a pensé que 95% du génome humain ne servait pas à grand chose, puisqu’il n’était pas utilisé pour la fabrication de ces précieuses protéines qui nous constituent. Mais c’était aller semble-t-il trop vite en besogne... Il y a quelques années de toutes petites molécules étaient découvertes chez le ver, appelées microARN, dont on aurait pu rapidement se détourner, considérant qu’elles faisaient partie de ces gènes « inutiles » puisque non codant pour des protéines. Mais, « en découvrant que les mêmes microARN étaient conservés du ver de terre jusqu’à l’homme, on a compris qu’ils devaient jouer un rôle très important », explique Bernard Mari, chercheur à l’Institut de Pharmacologie Moléculaire et Cellulaire de Sophia Antipolis(1). Toutes les recherches menées depuis ces premières découvertes l’ont confirmé.

    Des applications en virologie et en cancérologie

    « On sait désormais que ces toutes petites molécules sont d’importants régulateurs de la cellule ; une seule d’entre elles est capable de contrôler des dizaines voire des centaines de gènes ». On devine à partir de là, le rôle crucial qu’elles peuvent jouer dans la multiplication des cellules, leur différenciation, avec des applications cliniques des plus prometteuses dans le champ de la cancérologie, mais aussi de la réponse aux virus. « En ciblant un seul de ces microARN, on peut espérer rectifier en une seule fois l’expression de plusieurs gènes cibles », confirme Bernard Mari. Au sein de l’équipe dirigée par Pascal Barbry, il s’intéresse particulièrement au rôle de ces microARN dans le cancer du poumon : « Grâce à des outils extrêmement performants (ce laboratoire a été l’un des tout premiers en France à disposer d’un séquenceur à très haut débit, NDLR), on est parvenu à montrer que leur expression était totalement dérégulée chez les malades. La « photographie » de ces microARN nous fournit ainsi des renseignements cruciaux sur l’état de prolifération et de différenciacion des cellules tumorales ».

    Une propriété qui pourrait dans l’avenir être utilisée pour affiner encore le diagnostic et le pronostic des tumeurs : « L’interprétation du tableau d’expression de ces microARN est assez simple ; c’est un peu oui ou non, selon le type de cancer et sa gravité ».

    Déjà des essais cliniques chez l’homme

    Concernant leur utilisation en thérapeutique, c’est dans le domaine de la virologie que l’on trouve les plus grandes avancées. « On a découvert en partenariat avec une équipe montpelliéraine, un microARN spécifique, nécessaire à la réplication du VIH. D’autre part, des premiers essais cliniques avec des médicaments qui ciblent un autre microARN important dans l’hépatite C sont en cours ».

    Ainsi, la découverte de ces microARN, capables de régner en maître sur la cellule, a ouvert la voie à de nouveaux médicaments, des « ARN thérapeutiques », qui pourraient être utilisés demain pour soigner des maladies aussi diverses que le cancer, l’hépatite, et peut-être même des troubles métaboliques.

    1. Membre de l’Equipe physiologie, génomique des Eucaryotes, dirigée par Pascal Barbry, il était co-organisateur du congrès du Groupe Biologie du Développement qui s’est tenu en octobre à Nice sur le thème : « MicroARN et petits ARN non codants : nouveaux acteurs en physiopathologie ».

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  • Des scientifiques américains de l’université Tufts (Massachussetts) ont démontré que le tout génétique (le rôle unique de l’ADN) n’est pas une idée juste. Pour cela, ils ont manipulé les protéines de vers plats, influençant le développement de l’organisme, et imposant à ces vers de fabriquer une autre tête et un autre cerveau.

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  • Une autre expérience casse l’idée du tout génétique.

    Une équipe de chercheurs scientifiques de l’Université d’Hawaii a collaboré avec une équipe turque pour mener à bien cette expérience. Après avoir injecté les protéines responsables de la fluorescence des méduses dans le génome d’un lapin, ils ont pu constater que le transfert avait fonctionné.

    Les lapins n’ont pas été les seuls animaux à subir ce type d’expérience. On a ainsi pu le faire avec des cochons, des moutons, des singes, des chats ou bien encore des chiens.

    Cela signifie qu’inoculer des protéines modifie les messages de l’ADN...

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