Une fonction primaire de l’ADN reproduite sur une puce de Silicium

DNA Silicium
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Des chercheurs, de l’Institut Weizmann en Israël et de l’université du Minnesota aux États-Unis ont réussi à reproduire sur une puce en silicium, pas plus grande qu’un dé, l’un des processus fondamentaux de la vie, à savoir la synthèse de protéines commandée par des brins d’ADN.

Le dispositif, décrit dans un article de la revue Science, relève du domaine des « cellules artificielles », un domaine de recherche qui, depuis plus d’une dizaine d’années, tente de reproduire par synthèse les mécanismes des cellules vivantes, voire la vie elle-même.

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De fait, la cellule en silicium n’est pas tout à fait artificielle car les chercheurs y ont ancré des brins d’ADN extraits d’organismes vivants. La puce contient ainsi des petits compartiments circulaires, gravés par les méthodes usuelles de l’industrie électronique, dans lesquels logent ces brins qui contiennent des gènes particuliers. Des canaux « capillaires », de 20 micromètres de diamètre, relient ces compartiments formant un réseau où l’on fait circuler un fluide riche en molécules organiques.

Cela suffit à faire opérer le processus de synthèse des protéines. Par réaction chimique, les protéines se forment au contact des brins d’ADN à partir des substances organiques circulant dans le système, puis se détachent et se mettent également à circuler entre compartiments.  Dans les cellules vivantes, ces macromolécules très complexes sont à la base d’à peu près tout ce qui compose un organisme vivant (membranes cellulaires, organes, enzymes, etc.). Leur rôle est aussi de transmettre des messages entre les cellules ainsi qu’à l’intérieur d’une même cellule.

En effet les protéines, dont la forme et la composition dépendent étroitement du programme encodé dans chaque gène de l’ADN d’un être vivant, servent de messagers. Une protéine produite par un gène pourra activer ou au contraire désactiver la synthèse de protéines par un autre gène situé ailleurs dans la chaîne ADN, lequel à son tour agira sur un autre gène, etc., formant ainsi une « cascade » d’actions dont le résultat pourra être la duplication ou la différentiation cellulaire, ou encore l’émission par la cellule d’enzymes, etc.

La Biologie est encore loin de connaître le fonctionnement de ces réseaux d’activations intracellulaires. L’expérience des chercheurs vise donc à explorer ces cascades en installant, dans chaque compartiment, un gène particulier, puis à observer comment et dans quel ordre ceux-ci interagissent aux moyen des protéines, qui circulent de l’un à l’autre via les capillaires.

L’expérience est la première du genre à reproduire et rendre visible un réseau d’activations de familles de gènes, bien qu’elle reste en-deçà de la complexité réelle du processus biologique.

Il s’agit donc de présenter un nouveau type de dispositif qui, à terme, permettrait d’identifier réellement ces réseaux, et de découvrir comment des gènes défectueux peuvent gripper ces mécanismes et déclencher des maladies. A la clé, de nouveaux traitement pour des maladies génétiques ou du métabolisme récalcitrantes aux traitements classiques. Mais il s’agit aussi, surtout, de réussir à isoler chaque mécanisme moléculaire en jeu dans le vivant afin de mieux comprendre comment les lois de la chimie et de la physique suffisent à expliquer le passage de la matière inerte à l’état d’organisme vivant. C’est là l’un des grands défis scientifiques qui restent à relever.

Adapté de l’article de Román Ikonicoff sur Science & Vie

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