{"id":212,"date":"2014-12-30T20:19:40","date_gmt":"2014-12-30T19:19:40","guid":{"rendered":"http:\/\/www.archipress.org\/wp\/?page_id=212"},"modified":"2015-01-18T21:30:49","modified_gmt":"2015-01-18T20:30:49","slug":"212-2","status":"publish","type":"page","link":"https:\/\/www.archipress.org\/?page_id=212","title":{"rendered":"Arch\u00e9obact\u00e9ries"},"content":{"rendered":"

Les arch\u00e9obact\u00e9ries seraient les anc\u00eatres
\ndes plantes, des animaux… et de l\u2019Homme!<\/h3>\n
Le point sur quelques-uns des grands chamboulements de la biologie moderne<\/strong><\/div>\n

Par W. Ford Doolittle<\/strong><\/p>\n

 <\/p>\n

Nous, les humains, sommes par nature des classificateurs. Nous cherchons toujours, dans le monde qui nous entoure, des similitudes. Si nous ne les trouvions pas, nous serions contraints de consid\u00e9rer chaque nouveau rocher, chaque nouvelle rivi\u00e8re, chaque nouvel arbre, comme un ph\u00e9nom\u00e8ne inconnu \u00e0 propos duquel il nous serait impossible de faire aucune pr\u00e9diction raisonnable. Nous serions vite submerg\u00e9s par la complexit\u00e9 du monde naturel.<\/p>\n

Notre go\u00fbt des classifications (ou taxonomies, du grec taxis, arrangement, ordre, et nomos, administration), nous l\u2019avons plus particuli\u00e8rement d\u00e9velopp\u00e9 dans le domaine de la vie. Les soci\u00e9t\u00e9s humaines attribuent en effet des noms d\u2019esp\u00e8ces aux organismes vivants qu\u2019elles trouvent sur leur chemin ou qu\u2019elles r\u00e9coltent pour survivre, et ont mis au point des m\u00e9thodes pour int\u00e9grer intellectuellement les organismes vivants dans desensembles conceptuels de plus en plus larges (que l\u2019on appelle aussi taxons), comme c\u2019est par exemple le cas dans la proposition: \u00abLes rouge-gorges et les roitelets sont des oiseaux, les ours et les lions sont des mammif\u00e8res, les oiseaux et les mammif\u00e8res sont des animaux\u00bb.<\/p>\n

Le fait de pouvoir distinguer les plantes et les animaux comestibles des plantes et des animaux toxiques a d\u2019\u00e9vidence permis \u00e0 l\u2019esp\u00e8ce humaine de survivre au cours de l\u2019\u00e9volution. M\u00eame si ce genre de connaissances se transmet par la culture, on ne peut se d\u00e9faire de l\u2019impression, n\u00e9anmoins, que la pr\u00e9disposition \u00e0 classer les choses est un comportement inn\u00e9 de l\u2019homme, litt\u00e9ralement enfich\u00e9 dans son cerveau.<\/p>\n

C\u2019est sans doute la raison pour laquelle les biologistes modernes \u00e9prouvent une inextinguible passion pour les classifications, m\u00eame s\u2019ils ne sont plus contraints de collecter leur nourriture dans la jungle ou de chasser le tigre pour survivre. Cette passion est particuli\u00e8rement vive chez les biologistes sp\u00e9cialis\u00e9s dans l\u2019\u00e9tude de l\u2019\u00e9volution des esp\u00e8ces. Ils r\u00eavent en effet de reconstituer (intellectuellement, bien s\u00fbr) le processus d\u2019\u00e9volution de la vie au cours des 4 derniers milliards d\u2019ann\u00e9es, et d\u2019expliquer comment pressions et contre-pressions ont abouti au monde vivant incroyablement divers que nous connaissons aujourd\u2019hui. Mais s\u2019ils veulent avoir une chance de r\u00e9ussir, il leur faut absolument conna\u00eetre les embranchements exacts de l\u2019arbre de la vie, c\u2019est-\u00e0-dire, en d\u00e9finitive, les relations de parent\u00e9 exactes existant ou ayant exist\u00e9 entre les esp\u00e8ces. Bref, ils doivent savoir qui descend de qui!<\/p>\n

La qu\u00eate n\u2019est pas purement gratuite. Si l\u2019on ignore de quelle mani\u00e8re les organismes vivants actuels (de l\u2019observation desquels nous tirons l\u2019entier de nos connaissances en mati\u00e8re de physiologie, de biochimie et de g\u00e9n\u00e9tique) sont reli\u00e9s les uns aux autres, il s\u2019av\u00e8re en effet impossible de dire quoi que ce soit d\u2019utile sur les origines de la photosynth\u00e8se, sur la premi\u00e8re apparition des organismes multicellulaires, sur la diversification des vert\u00e9br\u00e9s, sur l\u2019\u00e9volution de l\u2019intelligence chez les primates, pour ne mentionner que quelques exemples.<\/p>\n

Avant que n\u2019existent les microscopes, on disait ordinairement que toutes les formes de vie appartiennent \u00e0 l\u2019un de deux grands ensembles majeurs: le r\u00e8gne animal (Animalia) et le r\u00e8gne v\u00e9g\u00e9tal (Plantae). Mais l\u2019invention des premiers microscopes fit d\u00e9couvrir aux savants du XVIIe si\u00e8cle une myriade d\u2019organismes qui entraient mal dans ces cat\u00e9gories: les algues et champignons unicellulaires, les protozoaires, les bact\u00e9ries. Comme ces organismes se ressemblaient par leur petite taille et leur apparente simplicit\u00e9, ils se content\u00e8rent de les fourrer en vrac dans un troisi\u00e8me r\u00e8gne, imagin\u00e9 pour la circonstance, les Protista.<\/p>\n

Dans les ann\u00e9es 1930 et 1940, l\u2019invention et le d\u00e9veloppement du microscope \u00e9lectronique fit faire un bond \u00e0 notre compr\u00e9hension du monde vivant et nous obligea \u00e0 modifier les bases m\u00eames de notre syst\u00e8me de classification. Il apparut en effet que les animaux, les plantes, les champignons et les \u00abprotistes sup\u00e9rieurs\u00bb (algues et protozoaires), class\u00e9s jusque l\u00e0 dans des r\u00e8gnes diff\u00e9rents, se ressemblaient n\u00e9anmoins sur un point essentiel, \u00e0 savoir que tous sont constitu\u00e9s de cellules dans lesquelles le mat\u00e9riel g\u00e9n\u00e9tique (le fameux ADN) est enferm\u00e9 dans un noyau , lequel est donc s\u00e9par\u00e9 du reste de la cellule (le cytoplasme) par une membrane. On nomma donc ces organismes des eucaryotes (ou vrai noyau), alors que l\u2019on nommait par contraste procaryotes (ou avant noyau) les organismes \u2014 les bact\u00e9ries, les algues bleu-vertes, les cyanobact\u00e9ries, etc. \u2014 dont le mat\u00e9riel g\u00e9n\u00e9tique flotte librement dans le cytoplasme.<\/p>\n

En d\u2019autres termes, on d\u00e9cida de r\u00e9partir toutes les formes de vie connues dans deux \u00absuper-r\u00e8gnes\u00bb, lesEukaryota et les Prokaryota, qui, durant les ann\u00e9es 1950, 60 et 70, domin\u00e8rent de la t\u00eate et des \u00e9paules la r\u00e9flexion et les exp\u00e9riences de tous les biologistes de la Terre. A cette \u00e9poque, tous \u00e9taient pratiquement d\u2019accord avec Roger Stanier, un biologiste canadien, qui disait que le principal embranchement dans l\u2019\u00e9volution du vivant s\u2019est produit le jour o\u00f9 les organismes cellulaires eucaryotiques et procaryotiques se sont s\u00e9par\u00e9s.<\/p>\n

Il y a deux mani\u00e8res possibles de classifier les organismes vivants. On peut consid\u00e9rer leur apparence physique et leur comportement, et mettre par exemple toutes les cr\u00e9atures qui se servent d\u2019ailes pour voler dans un groupe, tous les animaux qui ont des \u00e9cailles et le sang froid dans un autre, et ainsi de suite. Mais on peut aussi recourir \u00e0 la g\u00e9n\u00e9alogie, et mettre dans une m\u00eame cat\u00e9gorie les esp\u00e8ces les plus r\u00e9cemment d\u00e9riv\u00e9es d\u2019un anc\u00eatre commun, m\u00eame si ces esp\u00e8ces d\u00e9riv\u00e9es ont des comportements et des apparences compl\u00e8tement divergents (g\u00e9n\u00e9alogiquement, les oiseaux et les crocodiles, qui ont l\u2019air vraiment tr\u00e8s diff\u00e9rents, sont plus proches les uns des autres que les crocodiles et les l\u00e9zards).<\/p>\n

La science, comme d\u2019ailleurs le bon sens, soutiennent qu\u2019il ne peut y avoir de parent\u00e9 que g\u00e9n\u00e9alogique. Raison pour laquelle si l\u2019Homme r\u00e9ussissait un jour \u00e0 cr\u00e9er de toutes pi\u00e8ces la copie chimiquement parfaite d\u2019une souris, cette derni\u00e8re ne pourrait, par d\u00e9finition, appartenir au genre Mus (les murid\u00e9s) puisqu\u2019elle ne serait pas descendue de l\u2019anc\u00eatre commun du genre.<\/p>\n

H\u00e9las, il est rarement possible d\u2019observer le d\u00e9veloppement d\u2019une longue lign\u00e9e g\u00e9n\u00e9alogique. C\u2019est pourquoi les biologistes ont pris l\u2019habitude de d\u00e9duire de ressemblances comportementales, morphologiques, physiologiques et biochimiques l\u2019existence d\u2019une parent\u00e9 entre esp\u00e8ces vivantes (ou entre esp\u00e8ces vivantes et esp\u00e8ces fossiles). A ce jeu des d\u00e9ductions, on peut dire qu\u2019ils n\u2019ont pas mal r\u00e9ussi, et d\u00e9jou\u00e9 la plupart des pi\u00e8ges. Ils ont su \u00e9viter, par exemple, de classer dans un m\u00eame groupe les oiseaux et les chauves-souris, bien qu\u2019ils aient d\u00e9velopp\u00e9 les uns et les autres des ailes pour voler, parce qu\u2019ils ont eu la sagesse de consid\u00e9rer d\u2019autres crit\u00e8res, notamment que les chauves-souris, \u00e0 la diff\u00e9rence des oiseaux, sont vivipares et poss\u00e8dent des mamelles.<\/p>\n

Or depuis le milieu des ann\u00e9es 60, les chercheurs disposent enfin d’outils de classification vraimentg\u00e9n\u00e9alogiques, fond\u00e9s directement sur la s\u00e9quence d’ADN d’une cellule, ou sur les s\u00e9quences d’ARN et de prot\u00e9ines copi\u00e9es de l’ADN. L’id\u00e9e de base est simple. imaginez qze d’une esp\u00e8ce ancestrale X d\u00e9coulent par mutations deux nouvelles esp\u00e8ces A et B, et que de ces esp\u00e8ces d\u00e9coulent plus tard A’ et A\u00a0\u00bb et B’ et B\u00a0\u00bb. Pratiquement cela se traduira par le fait que tel morceau d’un g\u00e8ne de X ayant, disons, la s\u00e9quence AAATTCGTGGA deviendra le g\u00e8ne d’une nouvelle esp\u00e8ce A par mutation C<\/strong>AATTCGA<\/strong>GGA <\/span>par exemple, et d’une esp\u00e8ce B par mutation AAATTCGTGAC <\/strong>(j’ai not\u00e9 les mutations en gras) produiront les nouvelles esp\u00e8ces A’ et A\u00a0\u00bb, mais malgr\u00e9 ces chamboulements, leurs s\u00e9quences se ressembleront davantage entre elles que les s\u00e9quences correspondantes de B’ et B\u00a0\u00bb. [Rappelons ici que l’ADN est fait de deux rubans tournoyant en h\u00e9lice, chaque ruban portant une succession de \u00ab\u00a0bases\u00a0\u00bb reli\u00e9es chimiques aux bases de l’autre ruban. Les lettres A, T, G et C sont les abr\u00e9viations des quatre bases (ad\u00e9nine, thymine, guanine et cytosine), structures chimiques dont est constitu\u00e9 l’alphabet du code g\u00e9n\u00e9tique].<\/p>\n

Si, comme cela est g\u00e9n\u00e9ralement le cas, le biologiste ne dispose que des s\u00e9quences des esp\u00e8ces existant aujourd’hui (disons les s\u00e9quences de A’, A\u00a0\u00bb, B’ et B\u00a0\u00bb), il peut n\u00e9anmoins, en comparant habilement ces s\u00e9quences et en raisonnant en arri\u00e8re, si je puis dire, d\u00e9duire de quelle mani\u00e8re ces esp\u00e8ces sont parentes, et comment elles se relient aux esp\u00e8ces interm\u00e9diaires \u00e9teintes A et B, et \u00e0 l’anc\u00eatre commun X. Il est vrai que l\u00e0, de nouveau, le biologiste est oblig\u00e9 de raisonner par d\u00e9duction, mais au moins travaille-t-ildirectement sur de l’information h\u00e9r\u00e9ditaire. Compte tenu du fait que tout changement durable de la biologie d’une esp\u00e8ce s’inscrit dans son ADN, on peut dire que les s\u00e9quences d\u2019ADN sont au biologiste ce que les registres paroissiaux et civils enregistrant mariages, naissances et d\u00e9c\u00e8s sont aux sp\u00e9cialistes des g\u00e9n\u00e9alogies humaines.<\/p>\n

Emile Zuckerkandl et Linus Pauling ont, en 1965, sugg\u00e9r\u00e9 les premiers qu\u2019on pourrait reconstituer un jour la totalit\u00e9 de l\u2019histoire de la vie \u00e0 partie des s\u00e9quences des bases dans le mat\u00e9riel g\u00e9n\u00e9tique de diverses esp\u00e8ces. Mais avant que leur intuition ne se v\u00e9rifie dans les faits, il fallut attendre la r\u00e9volution biotechnologique des ann\u00e9es 70 et 80, qui permit non seulement d\u2019analyser les s\u00e9quences d\u2019ADN, mais surtout de recombiner et cloner (c\u2019est-\u00e0-dire reproduire \u00e0 l\u2019identique) les \u00e9l\u00e9ments de mat\u00e9riel g\u00e9n\u00e9tique mis ainsi en \u00e9vidence, et avant qu\u2019elle ne d\u00e9bouche sur une remise en cause de la classification des esp\u00e8ces, que Carl Woese prenne la peine de combiner les outils r\u00e9volutionnaires de la biotechnologie avec les id\u00e9es de Zuckerkandl et de Pauling.<\/p>\n

Woese, professeur \u00e0 l\u2019Universit\u00e9 de l\u2019Illinois, \u00e0 Urbana, entreprit en effet de classer tous les organismes vivants en utilisant la s\u00e9quence d\u2019une mol\u00e9cule que produisent toutes les cellules, l\u2019ARN ribosomal \u00ab16S\u00bb. Cette mol\u00e9cule \u00e9tant essentielle \u00e0 la lecture du code g\u00e9n\u00e9tique, elle a peu chang\u00e9 depuis l\u2019apparition des premi\u00e8res cellules, il y plus de 3,5 milliards d\u2019ann\u00e9es, mais suffisamment n\u00e9anmoins pour que les diff\u00e9rences oberv\u00e9es entre les s\u00e9quences de quelque 1500 bases dans l\u2019ARN de 16S de diff\u00e9rents organismes permettent de reconstruire l\u2019\u00e9volution des esp\u00e8ces depuis les racines de l\u2019arbre de la vie.<\/p>\n

A l\u2019\u00e9poque o\u00f9 Woese avait entrepris d\u2019analyser les diff\u00e9rentes s\u00e9quences des ARN de 16S, les outils pour le faire \u00e9taient encore primitifs et les perspectives de succ\u00e8s incertaines. On devine donc la surprise de ses coll\u00e8gues lorsqu\u2019il leur annon\u00e7a, en 1977, qu\u2019il avait d\u00e9couvert \u00abune nouvelle forme de vie\u00bb, les arch\u00e9obact\u00e9ries (archaebacteria). Ses analyses de 16S l\u2019avaient en effet convaincu que les bact\u00e9ries m\u00e9thanog\u00e8nes, qui vivent dans les \u00e9tangs, dans le rumen [mati\u00e8re rumin\u00e9e] des vaches, dans l\u2019intestin des termites, et qui sont responsables de la production biologique de m\u00e9thane, diff\u00e8rent compl\u00e8tement de la majorit\u00e9 des autres procaryotes, qu\u2019il rebaptisa eubact\u00e9ries (rappelez-vous: les procaryotes sont des cellules sans noyau).<\/p>\n

Les ann\u00e9es suivantes, sur la base de nouvelles analyses de 16S, il annon\u00e7a coup sur coup qu\u2019il avait d\u00e9couvert deux autres groupes d\u2019organismes sans noyau faisant partie, \u00e0 son sens, du nouveau groupe des arch\u00e9obact\u00e9ries: les halophiles extr\u00eames, qui ont besoin de tr\u00e8s hautes concentrations de sel pour se d\u00e9velopper, et les thermophiles extr\u00eames, qui ont besoin de tr\u00e8s hautes temp\u00e9ratures pour vivre.<\/p>\n

Ses confr\u00e8res, inquiets, commenc\u00e8rent \u00e0 se demander s\u2019il \u00e9tait vraiment possible de reconstruire la totalit\u00e9 de l\u2019\u00e9volution des esp\u00e8ces \u00e0 partir du seul 16S. De nouvelles recherches apais\u00e8rent cependant leurs doutes. Et aujourd\u2019hui, plus personne ne doute que les arch\u00e9obact\u00e9ries, dont la paroi cellulaire, la biologie mol\u00e9culaire, la biochimie, sont diff\u00e9rentes de celles des autres procaryotes, forment un groupe distinct et coh\u00e9rent. Oui, dans l\u2019univers biologique actuel, il existe bien deux sortes de procaryotes (ou cellules sans noyau) tr\u00e8s diff\u00e9rentes.<\/p>\n

Il est vrai que si les arch\u00e9obact\u00e9ries se ressemblent au niveau cellulaire, leurs capacit\u00e9s d\u2019adaptation au milieu diff\u00e8rent consid\u00e9rablement.<\/p>\n

Certaines bact\u00e9ries thermophiles peuvent supporter des temp\u00e9ratures d\u00e9passant de beaucoup 100 degr\u00e9s Centigrade. Les temp\u00e9ratures les plus \u00e9lev\u00e9es se produisent sous haute pression, autour des \u00e9chappements d\u2019eau chaude sous-marins par exemple, o\u00f9 prolif\u00e8re une faune arch\u00e9obact\u00e9rienne. Chaque mol\u00e9cule de prot\u00e9ine des bact\u00e9ries thermophiles extr\u00eames doit non seulement \u00eatre capable conserver sa stabilit\u00e9 \u00e0 des temp\u00e9ratures qui d\u00e9truiraient toute prot\u00e9ine humaine, mais aussi de fonctionner \u00e0 ces temp\u00e9ratures de mani\u00e8re optimale. Comme bien l\u2019on imagine, les chercheurs travaillent aujourd\u2019hui comme des d\u00e9ments afin de d\u00e9couvrir le secret des structures qui donnent une telle stabilit\u00e9 \u00e0 ces prot\u00e9ines, et d\u2019imaginer \u00e0 cette propri\u00e9t\u00e9 extraordinaire des usages industriels.<\/p>\n

Les prot\u00e9ines des bact\u00e9ries halophiles, quant \u00e0 elles, sont hautement r\u00e9sistantes au sel. C\u2019est ce qui explique qu\u2019elles se d\u00e9veloppent joyeusement sur le poisson sal\u00e9; elles y produisent un pigment rouge qui a donn\u00e9 son nom au red herring, hareng \u00abrouge\u00bb ou hareng saur.<\/p>\n

Les prot\u00e9ines des bact\u00e9ries m\u00e9thanog\u00e8nes, enfin, meurent empoisonn\u00e9es lorsqu\u2019on les oxyg\u00e8ne, parce que leur environnement habituel est priv\u00e9 d\u2019air.<\/p>\n

Toutes les arch\u00e9obact\u00e9ries ne vivent cependant pas en milieu extr\u00eame. Plusieurs indices permettent de penser qu\u2019elles constituent une proportion importante de la flore microbienne des oc\u00e9ans.<\/p>\n

Revenons cependant \u00e0 notre probl\u00e8me de classification des esp\u00e8ces. Puisqu\u2019il y a d\u00e9sormais deux types de procaryotes (deux types de cellules sans noyau), on est en droit de se demander quels sont les liens de parent\u00e9 de ces cellules sans noyau avec les eucaryotes (ou cellules avec noyau)? Quels sont les anc\u00eatres, quels sont les descendants?<\/p>\n

Pendant une dizaine d\u2019ann\u00e9es, il a sembl\u00e9 impossible de r\u00e9pondre \u00e0 cette question de l\u2019\u0153uf et de la poule. Mais en 1989, une \u00e9quipe japonaise emmen\u00e9e par Takashi Miyata, mit au point une m\u00e9thode astucieuse, fond\u00e9e sur l\u2019analyse des s\u00e9quences de g\u00e8nes tr\u00e8s anciens, et d\u00e9montra que les deux premi\u00e8res branches de l\u2019arbre de la vie (juste au-dessus des racines, c\u2019est-\u00e0-dire juste apr\u00e8s le d\u00e9but de la vie) sont les eubact\u00e9ries et les arch\u00e9obact\u00e9ries, et que les eucaryotes ne sont qu\u2019un embranchement ult\u00e9rieur des arch\u00e9obact\u00e9ries.<\/p>\n

Cette d\u00e9couverte bouleversa les biologistes presque autant que le d\u00e9couverte originelle des arch\u00e9obact\u00e9ries douze ann\u00e9es plus t\u00f4t. Jusque l\u00e0, en effet, la plupart de mes coll\u00e8gues et moi-m\u00eame \u00e9prouvions le sentiment diffus que les arch\u00e9obact\u00e9ries n\u2019avaient au fond rien de commun avec les eucaryotes (vrai noyau), pr\u00e9cis\u00e9ment parce qu\u2019elles n\u2019avaient pas de noyau, et qu\u2019elles n\u2019avaient pas non plus les structures cellulaires complexes des eucaryotes… Et aussi parce que ceux qui cultivent et manipulent les arch\u00e9obact\u00e9ries sont des bact\u00e9riologistes, pas des botanistes, ni des zoologues. Or voici que l\u2019on nous disait, tout \u00e0 trac, que ces minables arch\u00e9obact\u00e9ries \u00e9taient les anc\u00eatres des eucaryotes \u2014 c\u2019est-\u00e0-dire des plantes, des animaux, de l\u2019Homme!<\/p>\n

Le choc fut tel qu\u2019une r\u00e9sistance surgit le jour o\u00f9 Woese sugg\u00e9ra d\u2019abandonner compl\u00e8tement la grande division binaire procaryotes\/eucaryotes, qui avait si bien servi la biologie durant ce si\u00e8cle, pour la remplacer par une division en trois super-r\u00e8gnes de rang taxonomique \u00e9gal: les eubact\u00e9ries (Bacteria), les arch\u00e9obact\u00e9ries (Archaea) et les eucaryotes (Eukarya). La r\u00e9sistance vint non seulement de bact\u00e9riologistes arguant que cette r\u00e9organisation allait en pratique semer la pagaille, mais aussi de th\u00e9oriciens de l\u2019\u00e9volution comme Ernst Mayr, qui consid\u00e9raient que l\u2019apparition de la tr\u00e8s complexe cellule eucaryotique \u00e9tait le deuxi\u00e8me pas le plus radical et le plus extraordinaire de l\u2019\u00e9volution de la vie sur Terre (le premier ayant \u00e9t\u00e9 \u00e9videmment l\u2019apparition de la vie elle-m\u00eame), et qu\u2019il \u00e9tait donc exclu d\u2019en minorer l\u2019importance en instaurant une nouvelle classification.<\/p>\n

C\u2019est \u00e0 ce moment qu\u2019entr\u00e8rent dans le bal les biologistes mol\u00e9culaires, qui, avec leurs instruments d\u2019analyse puissants, avaient entrepris d\u2019\u00e9tudier la \u00abtranscription\u00bb, qui est l\u2019un des m\u00e9canismes les plus fondamentaux de la vie. On appelle transcription le processus par lequel l\u2019information h\u00e9r\u00e9ditaire (transmise de g\u00e9n\u00e9ration en g\u00e9n\u00e9ration sous forme d\u2019ADN) se diffuse pratiquement, jour apr\u00e8s jour, dans la vie de la cellule et de l\u2019organisme. La transcription est repr\u00e9sent\u00e9e par la premi\u00e8re fl\u00e8che dans l\u2019expression classique du \u00abdogme central de la biologie mol\u00e9culaire\u00bb: ADN \u2014> ARN \u2014> prot\u00e9ine. En d\u2019autres termes, le produit de la transcription est l\u2019ARN (ou plus exactement un \u00abARN messager\u00bb), dont la s\u00e9quence est, \u00e0 part une l\u00e9g\u00e8re modification chimique, la copie exacte d\u2019un fragment d\u2019ADN comprenant un g\u00e8ne et correspondant \u00e0 une prot\u00e9ine cellulaire unique.<\/p>\n

Comme les cellules ont pratiqu\u00e9 l\u2019art de la transcription depuis avant m\u00eame l\u2019\u00e9poque du \u00abdernier anc\u00eatre commun\u00bb, c\u2019est-\u00e0-dire de la cellule primitive qui a donn\u00e9 naissance tant aux eubact\u00e9ries qu\u2019aux arch\u00e9obact\u00e9ries et aux eucaryotes, aujourd\u2019hui encore, 3,5 milliards d\u2019ann\u00e9es plus tard, de fortes similitudes demeurent dans la mani\u00e8re dont les cellules de ces trois super-r\u00e8gnes pratiquent leur transcription.<\/p>\n

Mais il y a aussi des diff\u00e9rences cruciales.<\/p>\n

Chez les eubact\u00e9ries, une enzyme relativement simple \u2014 l\u2019ARN-polym\u00e9rase \u2014 transcrit l\u2019information qui \u00e9tait cod\u00e9e dans l\u2019ADN directement dans l\u2019ARN.<\/p>\n

Chez les eucaryotes, les choses sont plus compliqu\u00e9es. L\u2019ARN-polym\u00e9rase y est constitu\u00e9e de beaucoup plus de composants prot\u00e9iques, y est beaucoup plus massive et complexe, et n\u2019y entre pas en contact direct avec l\u2019ADN. Elle a besoin en effet d\u2019autres prot\u00e9ines, appel\u00e9es \u00abfacteurs de transcription\u00bb, qui reconnaissent les r\u00e9gions proches des g\u00e8nes \u00e0 transcrire, s\u2019y fixent et, telles des sir\u00e8nes, attirent les complexes d\u2019ARN-polym\u00e9rases et les encouragent \u00e0 rendre visite aux g\u00e8nes proches et \u00e0 les transcrire. En fait, la plupart des g\u00e8nes eucaryotiques ont besoin, pour pouvoir \u00eatre transcrits, de plusieurs \u00abfacteurs de transcription\u00bb, eux-m\u00eames li\u00e9s souvent \u00e0 d\u2019autres prot\u00e9ines encore \u2014 au point d\u2019ailleurs que la biologie mol\u00e9culaire eucaryotique actuelle passe le plus clair de son temps \u00e0 \u00e9num\u00e9rer ces prot\u00e9ines additionnelles et \u00e0 leur trouver des noms!<\/p>\n

Quant aux arch\u00e9obact\u00e9ries, enfin, Wolfram Zillig et ses coll\u00e8gues, \u00e0 Munich, ont montr\u00e9, dans les ann\u00e9es 80, que leurs ARN-polym\u00e9rases ressemblent plus \u00e0 celles des eucaryotes qu\u2019\u00e0 celles des eubact\u00e9ries: elles sont en effet grandes, et constitu\u00e9es de nombreuses prot\u00e9ines elles-m\u00eames li\u00e9es \u00e0 des composants suppl\u00e9mentaires. Des essais entrepris \u00e0 cette \u00e9poque pour r\u00e9aliser en laboratoire une transcription arch\u00e9obact\u00e9rienne \u00e9chou\u00e8rent. Certains facteurs manquaient.<\/p>\n

Quels facteurs? Nous commen\u00e7ons tout juste \u00e0 d\u00e9couvrir qu\u2019il s\u2019agit de diverses prot\u00e9ines, clairement parentes des \u00abfacteurs de transcription\u00bb eucaryotiques, \u00e0 telle enseigne qu\u2019en laboratoire on peut parfois remplacer avec succ\u00e8s les prot\u00e9ines arch\u00e9obact\u00e9riennes par des \u00abfacteurs de transcription\u00bb eucaryotiques. Sur ce point fondamental de la vie de toute cellule, les arch\u00e9obact\u00e9ries ressemblent donc indubitablement aux eucaryotes.<\/p>\n

Le tableau final qui r\u00e9sultera de cette formidable enqu\u00eate \u00e0 la Sherlock Holmes sera, \u00e0 mon avis, \u00e0 peu pr\u00e8s le suivant.<\/p>\n

On verra que certains \u00e9l\u00e9ments de base de la machinerie g\u00e9n\u00e9tique des arch\u00e9obact\u00e9ries et des eubact\u00e9ries se ressemblent beaucoup, que leurs chromosomes notamment s\u2019organisent et se d\u00e9doublent de mani\u00e8re presque identique. On en d\u00e9duira qu\u2019il s\u2019agit l\u00e0 de l\u2019organisation \u00abprimitive\u00bb de la vie, tr\u00e8s proche de l\u2019organisation de la cellule ancestrale commune. Mais on verra aussi que plusieurs syst\u00e8mes d\u2019expression et de r\u00e9gulation des g\u00e8nes, qui ont atteint chez les eucaryotes un degr\u00e9 d\u2019\u00e9laboration et de complexit\u00e9 incroyablement \u00e9lev\u00e9, ont d\u00e9j\u00e0 commenc\u00e9 \u00e0 se compliquer chez les arch\u00e9obact\u00e9ries. On verra \u00e9galement que si l\u2019enfermement du noyau et la r\u00e9organisation de la cellule qui ont marqu\u00e9 la naissance des premiers eucaryotes ont \u00e9t\u00e9 dans l\u2019\u00e9volution de la vie des \u00e9v\u00e9nements exceptionnels, d\u2019autres traits que l\u2019on croyait uniques aux eucaryotes \u00e9taient connus d\u00e9j\u00e0 des arch\u00e9obact\u00e9ries. Du coup, la ligne de d\u00e9marcation entre les eucaryotes et les procaryotes perdra de sa nettet\u00e9, et les arch\u00e9obact\u00e9ries appara\u00eetront alors, en effet, comme le \u00abcha\u00eenon manquant\u00bb, ainsi que les avaient surnomm\u00e9es, au moment de leur d\u00e9couverte, en 1977, des journalistes enthousiastes.<\/p>\n

Ce ne sont l\u00e0, bien s\u00fbr, que des pr\u00e9dictions. Mais nous en aurons bient\u00f4t le c\u0153ur net. Nous disposerons bient\u00f4t d\u2019une profusion de donn\u00e9es. La communaut\u00e9 biom\u00e9dicale mondiale se pr\u00e9pare \u00e0 analyser les s\u00e9quences des quatre milliards de bases du g\u00e9nome humain. Cependant que plusieurs laboratoires publics et priv\u00e9s, au Canada, aux \u00c9tats-Unis et en Europe, avancent \u00e0 grands pas dans l\u2019analyse des s\u00e9quences de plusieurs g\u00e9nomes procaryotiques \u2014 trois millions de bases environ \u2014 pour se faire la main avant le grand s\u00e9quen\u00e7age du g\u00e9nome humain, pour essayer de trouver des g\u00e8nes impliqu\u00e9s dans le d\u00e9veloppement de certaines maladies humaines, pour tenter de trouver de nouvelles prot\u00e9ines \u00e0 usage industriel, et, last but not least, pour faire avancer les connaissances pures de la biologie de l\u2019\u00e9volution… dont les serviteurs, le lecteur s\u2019en sera convaincu j\u2019esp\u00e8re, ont encore de beaux jours devant eux.<\/p>\n

\u00a9 Le Temps strat\u00e9gique, No 67, d\u00e9cembre 1995.
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\u00a0<\/span><\/p>\n

ADDENDA<\/strong><\/p>\n

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La grande foire aux g\u00e8nes<\/strong><\/p>\n<\/div>\n


\n\u00c9tape No 1: visite guid\u00e9e de l’ADN<\/strong><\/p>\n

L’ADN (ou acide d\u00e9soxyribonucl\u00e9ique) est le mat\u00e9riel o\u00f9 est stock\u00e9e l’information g\u00e9n\u00e9tique et l’ensemble des caract\u00e8res h\u00e9r\u00e9ditaires d’une cellule. Sa structure mol\u00e9culaire consiste en une sorte d’\u00e9chelle constitu\u00e9e de quatre sortes de barreaux; elle est repr\u00e9sent\u00e9e par une double cha\u00eene de nucl\u00e9otides de forme h\u00e9lico\u00efdale. Les quatre nucl\u00e9otides, sous-unit\u00e9s de l’ADN, contiennent les bases azot\u00e9es ad\u00e9nine (A), guanine (G), cytosine (C) et thymine (T). Les bases s’assemblent selon une compl\u00e9mentarit\u00e9 exclusive: A s’apparie uniquement avec T, et G avec C.<\/p>\n

Le r\u00f4le fondamental de l’ADN<\/strong> est de stocker l’information g\u00e9n\u00e9tique. L’ADN est le mat\u00e9riel (\u00ab\u00a0hardware\u00a0\u00bb) d\u00e9positaire des caract\u00e8res h\u00e9r\u00e9ditaires, la m\u00e9moire du code g\u00e9n\u00e9tique des \u00eatres vivants. Le mat\u00e9riel g\u00e9n\u00e9tique de l’ADN peut servir \u00e0 \u00eatre reproduit tel quel (lors de la r\u00e9plication) ou trait\u00e9 en vue d’\u00e9laborer de nouvelle mol\u00e9cules n\u00e9cessaires au m\u00e9tabolisme des cellules (durant les op\u00e9rations de transcription et de traduction).<\/p>\n

L’ARN<\/strong>, qui du point de vue de sa structure mol\u00e9culaire est similaire \u00e0 l’ADN, se distingue par son r\u00f4le essentiel de messager de l’information g\u00e9n\u00e9tique. L’ARN est un interm\u00e9diaire-convoyeur entre l’ADN (dont il copie \u00ab\u00a0en n\u00e9gatif\u00a0\u00bb une s\u00e9quence d’information) et les structures cellulaires, charg\u00e9es de lire la s\u00e9quence d’information copi\u00e9e de l’ADN en vue de la production des prot\u00e9ines. Il est en quelque sorte le \u00ab\u00a0logiciel\u00a0\u00bb de la cellule. Il existe diff\u00e9rents types d’ARN (ARN messager, ARN de transfert, ARN ribosomal) qui tous ont un r\u00f4le particulier dans le processus complexe de synth\u00e8se des prot\u00e9ines.<\/p>\n

[titre figure 1:] Mod\u00e8le structural de l’ADN<\/p>\n

[figure 1, source. Jacques Mauel]<\/p>\n

[Informations:]<\/p>\n

Phosphate<\/p>\n

Sucre<\/p>\n

distance entre deux couples de bases 3.4 \u00c5<\/p>\n

pas de l’h\u00e9lice 34 \u00c5<\/p>\n

Etape No 2: visite guid\u00e9e de l’ARN<\/strong><\/p>\n

L’ARN<\/strong> (ou acide ribonul\u00e9ique) est une susbstance chimique existant dans le cytoplasme, et le cas \u00e9ch\u00e9ant dans le noyau, cellulaires. L’ARN est le messager de l’information g\u00e9n\u00e9tique cod\u00e9e dans l’ADN, il joue un r\u00f4le majeur dans les op\u00e9rations de transcription et de traduction de l’information cod\u00e9e dans l’ADN.<\/p>\n

Il existe diff\u00e9rents types de mol\u00e9cules d’ARN qui assurent chacune une fonction particuli\u00e8re dans la messagerie de l’information g\u00e9n\u00e9tique.<\/p>\n

L’ARN messager<\/strong> (ARN m), se forme au contact de l’ADN et son r\u00f4le consiste \u00e0 transcrire une s\u00e9quence d’ADN puis de transporter l’information g\u00e9n\u00e9tique recueillie du noyau vers le cytoplasme. L’ARN messager va ensuite se placer sur une unit\u00e9 d’assemblage des prot\u00e9ines, le ribosome, o\u00f9 il sera traduit pour \u00e9laborer une s\u00e9quence d’acides amin\u00e9s n\u00e9cessaires \u00e0 la synth\u00e8se des prot\u00e9ines.<\/p>\n

L’ARN ribosomal<\/strong> repr\u00e9sente 80 % de l’ARN total d’une cellule. Associ\u00e9 \u00e0 des prot\u00e9ines, il forme le ribosome qui constitue la t\u00eate de lecture de l’information g\u00e9n\u00e9tique transcrite par l’ARN messager. C’est dans le ribosome que sont encha\u00een\u00e9es les s\u00e9quences d’acides amin\u00e9s qui constituent les mol\u00e9cules de prot\u00e9ine. Une des formes de l’ARN ribosomal est la fameuse s\u00e9quence 16 S mention\u00e9e dans le texte de W. Ford Doolittle.<\/p>\n

Les ARN de transfert<\/strong> (ARN t) sont des mol\u00e9cules qui se placent sur les sites du ribosome o\u00f9 va \u00eatre lu l’ARN messager. Leur r\u00f4le fondamental est celui d’adaptateurs car ils permettent de reconna\u00eetre les acides amin\u00e9s dans le cytoplasme pour les amener jusqu’au brin d’ARN messager et les positionner de mani\u00e8re \u00e0 ce que leurs encha\u00eenement dans la prot\u00e9ine \u00e0 synth\u00e9tiser corresponde aux instructions pr\u00e9cis\u00e9es par la s\u00e9quence des bases du segment d’ADN codant pour cette prot\u00e9ine.<\/p>\n

Ces deux formes d’ARN (ARN ribosomal et ARN t) interviennent dans la phase de traduction, o\u00f9 il s’agit de d\u00e9crypter ou traduire l’information g\u00e9n\u00e9tique convoy\u00e9e par l’ARN messager.<\/p>\n

\u00a0<\/span><\/span><\/p>\n

\"\"<\/div>\n
Transcription d’information g\u00e9n\u00e9tique par ARN messager<\/span><\/span><\/div>\n

 <\/p>\n

Comment recopier de l’ADN<\/strong>
\nLa r\u00e9plication ou duplication correspond au processus de synth\u00e8se de l’ADN. Cette op\u00e9ration intervient au cours de la division cellulaire pour transmettre aux cellules filles les caract\u00e8res h\u00e9r\u00e9ditaires de la cellule m\u00e8re.<\/p>\n

La duplication commence lorsque les deux brins de la double h\u00e9lice d’ADN s’ouvrent, \u00e0 la fa\u00e7on d’une fermeture \u00e9clair. Chaque brin isol\u00e9 va ensuite servir de matrice \u00e0 un brin compl\u00e9mentaire qui vient s’imbriquer selon la compl\u00e9mentarit\u00e9 des bases (A ,T, G, C). Deux paires de cha\u00eenes sont ainsi form\u00e9es, identiques \u00e0 la cha\u00eene m\u00e8re.<\/p>\n

\"\"<\/div>\n
La synth\u00e8se de l’ADN: ouverture de la mol\u00e9cule et processus global<\/span><\/span><\/div>\n

\u00a0<\/span><\/p>\n

\n

Y a-t-il une vie sous la vie<\/strong><\/p>\n

cach\u00e9e dans les entrailles de la Terre?<\/strong><\/p>\n<\/div>\n

\n

Il existe, tr\u00e8s profond dans la Terre, de nouvelles formes de vie microbienne dont l\u2019abondance est telle, que certains scientifiques commencent \u00e0 se demander si notre plan\u00e8te ne cache pas dans ses entrailles une biosph\u00e8re de masse totale \u00e9gale ou sup\u00e9rieure \u00e0 celle de la biosph\u00e8re de surface. Si une telle biosph\u00e8re profonde existait , disent ces scientifiques, il faudrait r\u00e9crire nos th\u00e9ories sur les origines de la vie. Beaucoup de leurs coll\u00e8gues affichent cependant leur scepticisme, m\u00eame s\u2019ils trouvent la th\u00e8se suffisamment intrigante pour que l\u2019on multiplie les \u00e9tudes sur le monde souterrain.<\/p>\n

Des microbes qui se nourrissent de la chaleur de la Terre<\/strong><\/p>\n

Ce qui est extraordinaires chez ces \u00ab\u00a0nouveaux\u00a0\u00bb microbes est qu\u2019ils se d\u00e9veloppent \u00e0 des temp\u00e9ratures mortelles pour toutes les autres formes de vie: 110 degr\u00e9s Centigrade, par exemple, voire 370 degr\u00e9s Centigrade pour des p\u00e9riodes br\u00e8ves. Alors que la plupart des microbes terrestres meurent avant que la temp\u00e9rature n\u2019atteigne100 degr\u00e9s Centigrade.<\/p>\n

On a d\u00e9couvert de ces microbes hyperthermophiles dans des sources chaudes, des crat\u00e8res de volcans en activit\u00e9, des conduits sous le fond des oc\u00e9ans, et, plus r\u00e9cemment, dans des nappes de p\u00e9trole profondes. Certains scientifiques disent que ces microbes pourraient \u00eatre omnipr\u00e9sents dans les premiers kilom\u00e8tres de la cro\u00fbte terrestre, tapis dans les pores emplis de fluides, dans les craquelures et les interstices des roches, se nourrissant d\u2019\u00e9l\u00e9ments chimiques souterrains et se r\u00e9chauffant \u00e0 la chaleur de la Terre. Leur habitat principal se situerait cependant sous les continents et dans les fosses oc\u00e9aniques, o\u00f9 ils se nourriraient d\u2019aliments charri\u00e9s par les flux lents de p\u00e9trole et d\u2019eaux profondes. Ils fonctionneraient gr\u00e2ce \u00e0 l\u2019\u00e9nergie interne de la Terre, par opposition aux organismes de surface, qui re\u00e7oivent g\u00e9n\u00e9ralement leur \u00e9nergie de la lumi\u00e8re du Soleil, par le biais de la photosynth\u00e8se.<\/p>\n

Bien \u00e0 l\u2019abri des temp\u00eates de surface<\/strong><\/p>\n

Pour Norman R. Pace, biologiste \u00e0 l\u2019Universit\u00e9 de l\u2019Indiana, \u00ab\u00a0il y a sous nos pieds, potentiellement, une \u00e9norme quantit\u00e9 de biomasse. Mais l\u2019on ignore quelle est sa profondeur, sa temp\u00e9rature, et combien il y en a. En tout cas, chaque fois que les conditions chimiques sont ad\u00e9quates, la vie surgit.\u00a0\u00bb<\/p>\n

John A. Baross, biologiste \u00e0 l\u2019Universit\u00e9 de Washington, \u00e0 Seattle, pense lui aussi que la biosph\u00e8re profonde existe et m\u00eame qu\u2019elle est le lieu o\u00f9 est n\u00e9e la vie, parce qu\u2019il se trouvait \u00e0 l\u2019abri des bombardements de m\u00e9t\u00e9orites et des radiations qui, \u00e0 l\u2019\u00e9poque o\u00f9 la Terre s\u2019est form\u00e9e, rendaient sa surface absolument invivable.<\/p>\n

La d\u00e9couverte d\u2019une biosph\u00e8re profonde, disent les scientifiques, sugg\u00e9rerait que des agents biologiques ont particip\u00e9 \u00e0 la formation du p\u00e9trole et du gaz, et contribu\u00e9 \u00e0 concentrer dans la cro\u00fbte terrestre des m\u00e9taux rares tels que l\u2019or, l\u2019argent et le platine. La biosph\u00e8re profonde, si elle existe, pourrait \u00eatre par ailleurs, pour l\u2019industrie biotechnologique, une r\u00e9serve in\u00e9puisable de biodiversit\u00e9 g\u00e9n\u00e9tique.<\/p>\n

Oui, mais reste \u00e0 savoir si c\u2019est vrai.<\/em><\/strong><\/p>\n

Certains scientifiques temp\u00e8rent cependant cet enthousiasme. Holger W. Jannasch, microbiologiste exp\u00e9rimental \u00e0 la Woods Hole Oceanographic Institution<\/em>, \u00e0 Cape Cod, dans le Massachusetts estime par exemple que l\u2019on ne dispose pas d\u2019observations assez nombreuses pour pouvoir affirmer qu\u2019une biosph\u00e8re profonde existe. Il faudrait, pour que j\u2019en sois convaincu, dit-il, que les microbes souterrains soient capables de supporter des temp\u00e9ratures bien plus \u00e9lev\u00e9es encore que celles qu\u2019ils semblent aujourd\u2019hui capables de supporter.<\/p>\n

William J. Broad, \u00a9 New York Times Service.<\/em><\/p>\n

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Les arch\u00e9obact\u00e9ries seraient les anc\u00eatres des plantes, des animaux… et de l\u2019Homme! Le point sur quelques-uns des grands chamboulements de la biologie moderne Par W. Ford Doolittle   Nous, les humains, sommes par nature des classificateurs. Nous cherchons toujours, dans le monde qui nous entoure, des similitudes. Si nous ne \u2026 Lire plus \/ Read more<\/a><\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":1301,"parent":0,"menu_order":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","template":"","meta":{"ngg_post_thumbnail":0,"footnotes":""},"class_list":["post-212","page","type-page","status-publish","has-post-thumbnail","hentry"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.archipress.org\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/pages\/212","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.archipress.org\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/pages"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.archipress.org\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/page"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.archipress.org\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.archipress.org\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=212"}],"version-history":[{"count":4,"href":"https:\/\/www.archipress.org\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/pages\/212\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":1303,"href":"https:\/\/www.archipress.org\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/pages\/212\/revisions\/1303"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.archipress.org\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/1301"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.archipress.org\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=212"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}