[Jouon avec la vie] Les XNA, alternatives artificielles à l’ADN

Dans la revue Science du 20 avril, une équipe internationale conduite par Philipp Holliger (Laboratoire de biologie moléculaire de Cambridge) présente six homologues artificiels de l’ADN, susceptibles d’être assemblés en séquences génétiques grâce à des enzymes issues d’un long processus de sélection par mutations. Ces polymères sont rassemblés sous l’appellation XNA (pour acides xéno-nucléiques – du terme grec désignant l' »étranger »).

Comme l’ADN, ils sont constitués de triphosphate, d’un « sucre » et d’une base parmi quatre possibles (les fameuses ATCG). Chaque XNA peut s’assembler en longues séquences supportant l’information génétique. Ce qui les différencie, c’est l’élément sucre – il ne s’agit ni du ribose ni du désoxyribose de l’ADN et de l’ARN.

La prouesse de Philipp Holliger et ses collègues n’était pas tant de synthétiser ces XNA que d’établir une stratégie pour permettre leur réplication et leur éventuelle évolution, à partir d’un modèle d’ADN, grâce à des polymérases. « Ce sont ces enzymes qui font le travail d’assemblage des XNA en chaînes de polymères », expliquent Valérie Pezo et Cécile Gasse, de l’Institut de biologie synthétique et systémique (ISSB) du génopole d’Evry, qui travaillent aussi à la mise au point de XNA. Ces polymérases sont issues d’archéobactéries, organismes extrêmes vivant dans des milieux très chauds. « Elles ont été obtenues in vitro à la suite de mutations successives – jusqu’à quatorze – pour les doter d’architectures particulières adaptées aux XNA », commentent les deux chercheuses.

L’article de Science explique en outre que, une fois mises en contact avec des cellules vivantes, des séquences de XNA conçues « à façon » se sont montrées capables de se fixer spécifiquement sur des cibles à leur surface. « C’est l’un des enjeux principaux de ces recherches : mettre au point des molécules thérapeutiques capables de cibler telle ou telle molécule, pour inhiber une réaction, par exemple, explique Cécile Gasse. L’avantage des XNA est que, contrairement à l’ARN ou l’ADN, ils seraient résistants à des systèmes de dégradation cellulaire. » L’autre intérêt, c’est que comme les polymérases qui permettent leur assemblage ne sont pas présentes dans la nature, elles ne pourraient se reproduire au-delà de la dose prescrite.

C’est là aussi un des objectifs de long terme de la biologie de synthèse, précise Jean-Loup Faulon, directeur de l’ISSB : « Reconstruire une vie « orthogonale » à celle que nous connaissons. Constituée d’éléments artificiels, elle serait d’emblée conçue pour mourir en milieu naturel, incapable d’y trouver les ingrédients nécessaires à sa réplication. » Ce souci tient aux risques liés aux organismes génétiquement modifiés actuels : ils restent capables de contaminer la biosphère.

Plusieurs voies permettraient d’assurer une coupure radicale avec des formes de vie artificielles. Outre la recherche de sucres et de polymérases alternatifs des XNA, on peut chercher à remplacer les bases ATCG. En juillet 2011, des chercheurs français, belge et allemand avaient ainsi annoncé être parvenus à substituer dans l’ADN de plusieurs lignées de bactéries Escherichia coli une molécule artificielle, le chloro-uracile, à la base thymine (le T des bases ATCG) qui en constitue pourtant une des briques fondamentales.

La nouvelle percée décrite dans Science intéressera aussi les spécialistes des origines de la vie. Parmi ces six XNA figure le TNA (ATN en français), dont le sucre est le thréose, constitué de quatre atomes de carbone. Plus simple que le ribose, il fait figure de candidat comme moteur de l’apparition de la vie sur Terre – alors que l’ATN n’a laissé aucune trace…

(lemonde.fr)