Une étrange façon de lire l’ADN et de produire des protéines a été découverte chez un parasite protozoaire.
Blastocrithidia nonstop, un parasite des insectes hétéroptères, a récemment été découvert par des chercheurs dans un type assez commun de punaise bouclier, Eysarcoris aeneus, capturé dans une prairie d’une réserve naturelle de la région de Liberec, en République tchèque. Ce protozoaire parasite ne s’attaque pas directement à l’homme, mais il appartient au groupe des Trypanosomatida – des protozoaires étroitement liés à Trypanosoma brucei, qui provoque la maladie mortelle de la maladie du sommeil chez l’homme et le bétail. Sa « déviation » génétique rend ce nouveau protozoaire extrêmement précieux pour la poursuite des recherches biologiques, car il pourrait permettre aux chercheurs de manipuler le code génétique d’une manière jusqu’alors inimaginable.
Le génome comme un livre rempli de phrases : les gènes
Les informations génétiques sont stockées dans des molécules d’ADN. Ses sections individuelles sont appelées gènes, et l’ensemble de ces gènes dans un organisme donné est appelé génome. Chaque gène contient la recette pour fabriquer une protéine, composée de différentes combinaisons de vingt acides aminés de base dans un processus appelé synthèse des protéines.
Les organismes de la Tour de Babel
Pour simplifier et illustrer l’analogie, un gène peut être considéré comme une seule phrase commençant par une majuscule et se terminant par un point, alors que le génome est le livre lui-même qui raconte toute l’histoire. Les majuscules et les points séparent les phrases individuelles, donnant une structure claire et un sens à l’histoire dans son ensemble.
Or, on a découvert récemment qu’il existe des organismes dont les « phrases » ont été infiltrées de points supplémentaires, remplaçant des lettres spécifiques (E et P, qui dans cet exemple représentent des acides aminés spécifiques) de mots arbitraires. En conséquence, les lecteurs (dans le cas du génome, il s’agit des ribosomes, les machines cellulaires qui déchiffrent le code génétique) ne savent plus où se terminent réellement les phrases, et la syntaxe et l’histoire deviennent totalement incompréhensibles. Au sens figuré, on pourrait dire qu’ils vivent une confusion des langues comme dans le mythe biblique de la Tour de Babel.
Pas d’arrêt pour un encodage spécifique
Le plus déroutant de tous est peut-être le genre de Trypanosoma nouvellement décrit qui parasite les insectes hétéroptères tchèques. Des chercheurs de l’Institut de parasitologie du Centre de biologie du CAS et de l’Institut de microbiologie du CAS ont découvert un mécanisme moléculaire qui a évolué chez ce protozoaire pour permettre au lecteur (ribosome) de naviguer dans ses phrases génétiques comme s’il n’y avait pas de points supplémentaires. Cependant, les phrases sont codées de manière si spécifique que les lecteurs (ribosomes) d’aucun autre organisme ne peuvent déchiffrer correctement l’histoire (information génétique).
« L’astuce réside dans la nature et la longueur de la molécule d’ARN de transfert, ou ARNt, qui sert normalement de guide au ribosome pour résoudre le puzzle, et dans la modification unique d’une protéine qui assure normalement la reconnaissance des codons stop dans les cellules, c’est-à-dire la fin précise de la synthèse des protéines », explique Leoš Valášek, de l’Institut de microbiologie du CAS. Grâce à l’interaction de ces deux molécules modifiées, le ribosome de ce protozoaire sait quand terminer correctement une phrase (quelle que soit l’abondance de points) et, inversement, quand remplacer les points par les deux lettres d’origine (E et P), ce qui redonne son sens à l’histoire (l’information génétique).
« Cela ressemble un peu à l’exercice de dictée corrigée d’un élève inattentif de l’école primaire, mais comme le démontre de manière convaincante le Trypanosoma examiné, cela fonctionne. Il s’agit d’un écart totalement inattendu et spectaculaire par rapport au code génétique standard qui constitue l’essence de tous les êtres vivants », ajoute un autre coauteur, Zdeněk Paris, de l’Institut de parasitologie, Centre de biologie du CAS.
Pourquoi y a-t-il « non-stop » dans son nom ?
« Le flagellé a été nommé Blastocrithidia nonstop en raison de son écart très spectaculaire par rapport au code génétique universel. En effet, il porte des milliers de codons stop UAA, UAG et UGA dans ses gènes, mais son ribosome ne les lit pas comme la fin de la production de la protéine correspondante. S’il le faisait, aucune de ses protéines ne serait complète, ce qui serait mortel pour ses cellules », explique Zdeněk Paris. Au lieu de cela, la synthèse des protéines se poursuit (d’où le nom de Blastocrithidia nonstop) car le ribosome assigne l’acide aminé glutamate pour UAA et UAG et le tryptophane pour UGA à ces codons stop à l’aide d’adaptations uniques que les chercheurs tchèques ont détaillées dans la nouvelle étude. Par conséquent, tout ce dont ce protozoaire a besoin pour vivre, il peut facilement le fabriquer lui-même.
Cette découverte unique est importante non seulement pour la recherche biologique fondamentale, mais aussi pour les dernières tendances scientifiques, comme la biologie synthétique, qui vise à créer et à améliorer artificiellement la production et les propriétés des substances biologiques à des fins diverses.
Préparé par : Markéta Wernerová, Division des relations extérieures, CAO du CAS, d’après le communiqué de presse du CAS.
Traduit par : Tereza Novická, Division des relations extérieures, CAO de la CAS.
L’Académie des sciences tchèque a partagé cet article pour la première fois.