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Edito : De la découverte de la structure de l'ADN au décodage du génome humain : l'aventure scientifique continue

Il y a 50 ans, le 28 février 1953, en découvrant la structure de l'ADN, l'acide desoryribonucléique, deux chercheurs anglo-saxons, l'Américain James Watson et le Britannique Francis Crick, posaient les bases d'une des plus grandes révolutions scientifiques de tous les temps. C'est cette découverte, qui a profondément bouleversé notre connaissance du vivant, et dont nous sommes loin d'avoir fini de mesurer les immenses retombées scientifiques, médicales et industrielles, que le monde entier se prépare à célébrer. (voir le site du cinquantenaire: www.dna50.org/main.htm et le dossier du NYT ( http://www.nytimes.com/2003/02/25/science/25HELI.html). Pourtant, qui était prêt à croire Francis Crick, lorsqu'il leva son verre à l'Eagle pub de Cambridge, au soir du 28 février 1953, proclamant à la cantonade qu'il venait de "percer le secret de la vie". C'est à ces deux savants, en effet, que le monde doit la découverte, le 28 février 1953, de la structure de l'ADN, le support de l'hérédité. Une découverte à l'origine d'une quantité astronomique de recherches, tant dans le domaine de la compréhension de cet acide fondateur que dans celui de son utilité biologique : décryptage du génome, animaux transgéniques, thérapie génique, empreintes génétiques... C'est en 1869 que l'ADN fut isolé pour la première fois (dans des cellules de sperme de saumon) et intensivement étudiée par Friedrich Miecher, un Suisse, dans une série d'investigations remarquables. En 1944, Avery et ses collaborateurs avaient déjà réussi à isoler l'acide désoxyribonucléique, substance dont on connaissait déjà la présence dans le noyau de tous les organismes, mais dont on ne savait pas le rôle. Celui-ci est de porter la spécificité génétique des unités de Mendel. Grâce à la conjugaison des bactéries, on peut analyser le fonctionnement d'un chromosome, en discerner la structure fine et en dresser la carte. Mais il fallut attendre 1953 pour que J.D. Watson et de F.H.C. Crick parviennent à élucider la structure des acides nucléiques. Ils construisirent un modèle avec des bouts de carton étiquetés, pour essayer divers arrangements des composants connus de l'ADN en se fondant sur les radiographies de Rosalind Franklin. Le 28 février 1953, Watson réalisa que les règles de Chargaff, A égale T et G égale C, ne pouvaient s'expliquer que si les membres de chaque paire étaient chimiquement liés. Une molécule n'est pas un brin simple contrairement à ce qu'on croyait, mais deux brins, reliés par des bases complémentaires, et qui avaient la forme d'une double hélice. Cette forme leur révéla très vite comment l'ADN se répliquait. Le 2 avril 1953, Watson et Crick firent l'annonce de leur découverte historique dans la célèbre revue "Nature" (voir article originel http://www.nature.com/genomics/human/watson-crick/). Né à Chicago, James Watson est arrivé en 1951 à Cambridge (Angleterre) à l'âge de 23 ans. Ayant laissé ses études de zoologie après la lecture d'un livre de génétique qui l'avait intéressé, il rencontra Francis Crick, alors brillant physicien. Qu'ont découvert ces deux savants ? Que la molécule d'ADN a la forme d'une double hélice, qui ressemble à une échelle enroulée sur elle-même sur toute sa longueur. Chaque barreau est composé de deux bases, qui fournissent le code génétique. La séquence de ces quatre bases, disposées le long de l'ADN, déchiffre toute l'information contenue dans les gènes. "L'annonce de cette découverte a fait l'effet d'un arbre qui tombe au milieu de la forêt. Elle n'a eu aucun impact", se souvient Alex Rich, qui travaillait à l'époque sur l'ADN, au sein de l'Institut de technologie de Californie. "La plupart des équipes n'en avaient jamais entendu parler, du fait notamment du manque d'intérêt porté à l'ADN." Aujourd'hui, cette structure est connue de tous les étudiants en biologie. Par ailleurs, la compréhension très précise de la structure de l'ADN a permis de poser une autre question fondamentale relative au fonctionnement des gènes : quand et comment ces derniers décident-ils de la production de protéines dans la cellule ? Des scientifiques ont finalement mis en évidence le rôle central joué parallèlement par la molécule d'ARN, l'acide ribonucléique à la structure proche de celle de l'ADN. Selon eux, l'ARN transmet lui aussi des messages des gènes vers le système cellulaire qui fabrique les protéines. 50 ans après la structure de l'ADN, la découverte de ce mécanisme fondamental baptisé "ARN interférents", qui permet de "mettre en veille" certains gènes pathogènes responsables du déclenchement de graves maladies, ouvre un nouveau et immense champ de recherche en médecine et en génétique (voir mon éditorial de la lettre 210 http://www.tregouet.org/lettres/rtflashmail.asp?theLettre=236 ). Cette année, le cinquantenaire de la découverte de la structure de l'ADN donnera lieu à des célébrations non seulement dans les pages des revues scientifiques réputées, mais aussi à l'occasion de conférences organisées aux Etats-Unis, en Europe et en Australie. Hors des laboratoires de recherche, cet anniversaire a permis la sortie d'au moins trois nouveaux ouvrages scientifiques. Par ailleurs, de nombreuses expositions artistiques célèbreront cette découverte, la double hélice étant devenue un emblème. Le Musée d'Art moderne de New York (MoMA) vend ainsi un bracelet en forme de double-hélice. La forme sinueuse, qui apparaît dans de nombreux logos, a aussi servi de modèle pour des sculptures et figure même sur un timbre britannique. Enfin, dans le cadre de la troisième édition du Forum mondial des sciences du vivant à Lyon, BioVision fêtera solennellement les 50 ans de l'ADN le 8 avril 2003, en présence du Président Jacques Chirac et d'une douzaine de prix Nobel, dont James Watson, co-découvreur avec Crick de la structure en double hélice de l'ADN. Cinquante ans après cette découverte historique, nous avons la chance d'avoir toujours parmi nous, et toujours actifs, ces deux scientifiques exceptionnels que sont Watson et Crick. Agé aujourd'hui de 86 ans, Francis Crick est président émérite et professeur d'études biologiques à l'Institut Salk de San Diego. Il travaille dans le domaine de la biologie de la connaissance. De son côté, James Watson, qui a participé au vaste projet national de cartographie du génome, estime que les questions les plus importantes aujourd'hui, dans le domaine de la biologie moléculaire, se situent dans le cerveau : "Comment se transmettent les instincts ? Comment l'information est-elle stockée dans le cerveau ? Comment le cerveau du lion lui dicte-t-il de tuer ? Personne n'en sait assez sur le fonctionnement du cerveau pour répondre à ces questions", a-t-il observé. "La recherche sur le cerveau n'a pas encore de double hélice..." Alors que la communauté scientifique s'apprête à célébrer en grande pompe pendant toute cette année 2003 le cinquantenaire de la découverte de la structure de l'ADN par Watson et Crick, on mesure un peu plus chaque jour à quel point cette découverte a bouleversé la médecine et la biologie en nous ouvrant la porte sur un nouveau continent du vivant qui se révèle chaque jour plus vaste, plus riche et plus complexe, comme vient encore de le montrer une étonnante étude suédoise qui montre que l'expression de certains de nos gènes pourrait en partie dépendre de l'environnement. Il y a 2 ans, en février 2001, une nouvelle étape fondamentale dans la compréhension du vivant a été accomplie avec le séquençage complet du génome humain, réalisé conjointement par le Projet Génome humain (HGP), qui regroupe des organismes publics aux Etats-Unis, en Grande-Bretagne, en France, en Allemagne, au Japon et la firme privée Celera Genomics (voir Nature pour le HGP htpp://www.nature.com/genomics/human ) et dans Science pour Celera (http://www.sciencemag.org/5507.1304.html). Mais l'aventure de la génétique est loin d'être achevée car il faut à présent comprendre toute la "grammaire" et le sens des mots et des phrases ainsi traduits. Or, avec seulement 35.000 gènes, cette compréhension intime et exhaustive du génome humain sera un des grands défis de ce siècle car il faudra non seulement découvrir les nombreuses fonctions commandées par un même gène mais encore comprendre une multitude d'interactions d'une très grande complexité entre ces gènes. Parallèlement, les scientifiques se sont également lancés dans un nouveau projet encore plus ambitieux : le décryptage et la cartographie complète de notre "protéome" qui regroupe des centaines de milliers de protéines (molécules organiques composées d'acides aminées), véritables «briques du vivant», dont nos gènes commandent la fabrication. Il restera ensuite à comprendre l'ensemble des interactions entre ces gènes et ces protéines et à utiliser cette connaissance pour concevoir, à l'aide de modèles informatiques d'une puissance inouïe, des thérapies et médicaments qui seront capables de modifier avec une précision absolue le fonctionnement de nos gènes ou de nos cellules : une entreprise titanesque ! Cette tâche pharaonique sera-t-elle achevée le 28 février 2053? Probablement, grâce aux fantastiques progrès de la bioinformatique et du calcul distribué en "grille" mais il n'est pas impossible que d'ici cette date la découverte de nouveaux mécanismes génétiques et biologiques fondamentaux totalement inconnus, comme celui des ARN "interférents", ouvre de nouveaux horizons aux sciences de la vie. Décidément, l'extraordinaire aventure humaine et scientifique que représente l'exploration et la connaissance du vivant ne fait que commencer.

René TRÉGOUËT

Sénateur du Rhône

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