Votre ADN n'a jamais été créé de toutes pièces.

Pensez-y comme une recette — transmise de parent à enfant sur d'innombrables générations, jusqu'aux premières formes de vie sur Terre, il y a 4 milliards d'années. Avec des ajustements et des changements qui se sont accumulés en chemin, mais toujours copiés à partir de quelque chose qui existait déjà.

C'est la seule règle qui a persisté tout ce temps : pour fabriquer de l'ADN, il faut du matériel génétique existant à copier.

Les scientifiques viennent de découvrir une protéine qui enfreint cette règle.

Un mécanisme jamais vu auparavant

"Ce fut une grande surprise !" a déclaré Alex Gao, biochimiste à l'Université de Stanford et auteur principal de l'étude, à DW.

Son équipe enquêtait sur la manière dont les bactéries se protègent des virus lorsqu'ils ont identifié quelque chose d'inattendu : une protéine appelée Drt3b qui construit de l'ADN sans rien copier. Elle utilise sa propre forme comme un moule pour ajuster correctement les blocs de construction.

"Nous n'y avons pas cru avant de voir la structure en cryo-EM [...] C'est à ce moment-là que cela a vraiment fait tilt pour nous," a-t-il déclaré — en faisant référence à la cryo-microscopie électronique, une technique qui permet d'obtenir des images de molécules à une résolution proche de l'atome.

Les résultats ont été publiés dans la revue Science en avril.

Alors, comment cela fonctionne-t-il réellement ?

DRT3 — le système complet étudié par l'équipe de Gao — fonctionne en deux étapes.

L'ADN est doublement hélicoïdal : imaginez-le comme une fermeture éclair, avec deux côtés qui s'ajustent ensemble.

Un côté est construit de manière familière, avec une protéine appelée Drt3a utilisant un petit fragment de matériel génétique comme modèle pour construire un brin.

L'autre côté est là où les choses deviennent étranges. Une deuxième protéine, Drt3b, doit construire l'autre côté de cette fermeture éclair — mais elle le fait sans modèle.

Au lieu de cela, des parties spécifiques de la protéine elle-même agissent comme guide, s'accrochant aux bons blocs de construction de l'ADN ou "nucléotides" un par un jusqu'à ce que le brin soit complet. Et c'est ce que nous pensions impossible — du moins pas de cette façon.

D'autres protéines ont fait quelque chose de similaire auparavant — mais seulement en fragments courts, comme écrire une phrase. Drt3b écrit tout un paragraphe. C'est la première protéine connue à produire un long brin d'ADN spécifique à la séquence en utilisant rien d'autre que sa propre structure comme guide.

Pourquoi est-ce important ?

"La recherche est révolutionnaire," déclare Philip Kranzusch, biochimiste à la Harvard Medical School qui n'a pas participé à l'étude.

C'est parce que les scientifiques étudient l'ADN depuis les années 1950 et que les bactéries faisaient tranquillement quelque chose qu'ils n'avaient jamais imaginé possible. Ce qui soulève la question : qu'est-ce que nous manquons d'autre ?

Il y a aussi un angle pratique. Si les scientifiques pouvaient concevoir Drt3b pour produire d'autres séquences d'ADN, il pourrait un jour servir d'outil pour construire des molécules d'ADN personnalisées — sans avoir besoin d'un modèle à copier.

Mais nous n'en sommes pas encore là. "Nous ne savons pas encore s'il peut être reprogrammé ou conçu de manière utile," a déclaré Rafael Pinilla-Redondo, professeur adjoint à la Section de microbiologie de l'Université de Copenhague, à DW.

Alors, est-ce que cela enfreint les règles de la biologie ?

La découverte a suscité un débat autour de ce qu'on appelle le "dogme central de la biologie" — l'idée que l'information génétique circule de l'ADN à l'ARN à la protéine, mais jamais de la protéine vers l'ADN. Si une protéine peut écrire une séquence d'ADN, est-ce que cela enfreint la règle ?

"Non, je ne dirais pas que le dogme central a été rompu," déclare Pinilla-Redondo. Ce que montre l'étude, c'est une protéine aidant à construire une séquence d'ADN courte et répétitive dans un contexte très spécifique — pas que les protéines réécrivent généralement le code génétique. "Ce qui est excitant, ce n'est pas que les règles de la biologie se soient effondrées. C'est que l'évolution a trouvé un moyen très inattendu de construire une molécule d'ADN," a-t-il déclaré.

Mais que fait réellement l'ADN ?

Les scientifiques ne le savent pas encore vraiment.

L'hypothèse principale est que l'ADN agit comme une sorte d'éponge moléculaire — absorbant les composants essentiels du virus attaquant et le neutralisant.

Mais Gao est prudent quant à la fermeté de cette idée. "C'est actuellement notre hypothèse principale, mais nous sommes certainement ouverts à des modèles alternatifs," a-t-il déclaré.

Pinilla-Redondo convient que le mécanisme est encore loin d'être compris. "L'ADN est-il un leurre, un signal, un échafaudage ou une molécule toxique ? C'est la grande question," a-t-il déclaré.

Est-ce le prochain CRISPR ?

CRISPR — les ciseaux moléculaires qui permettent aux scientifiques de couper et de modifier l'ADN avec une précision sans précédent — a lui-même été découvert pour la première fois comme un système de défense bactérien original. Il a depuis transformé la médecine, y compris la première thérapie génique approuvée pour la drépanocytose en 2023.

Ça vous semble familier, non ? Mais sera-ce une histoire similaire avec DRT3 ?

Probablement pas — du moins pas encore. "CRISPR est une percée unique en son genre qui a révolutionné la biotechnologie," déclare Gao. "Bien qu'il soit trop tôt pour prédire les applications de DRT3, nous sommes les plus enthousiasmés par DRT3 pour l'expansion de notre compréhension des mécanismes de la synthèse de l'ADN."

Une fenêtre sur la matière noire microbienne

"Le domaine de l'immunité bactérienne est en pleine expansion," déclare Pinilla-Redondo. La recherche expérimentale sur ces systèmes de défense bactériens ne fait que commencer — et la diversité des mécanismes découverts est frappante, avec plusieurs groupes de recherche dans le monde faisant des découvertes similaires de manière indépendante.

Pour l'équipe d'Alex Gao, cette découverte est moins une fin qu'un début. Les bactéries ont passé des milliards d'années à combattre les virus, évoluant silencieusement avec des astuces moléculaires que nous commençons tout juste à découvrir. Combien en reste-t-il encore à découvrir ?

Gao conclut : "Cela indique un vaste réservoir de biologie non caractérisée au sein de la 'matière noire' microbienne, où des mécanismes fondamentaux restent probablement non découverts."