Hachimoji: un nouvel ADN à huit bases

Structure d’une molécule d’ADN synthétique Hachimoji qui combine les 4 bases naturelles (en vert, rouge, bleu, et jaune) et les 4 nouvelles bases (en cyan, rose, violet et orange). Image: Indiana University School of Medicine

Une équipe de recherche américaine a annoncé dans l’édition du 22 février de Science avoir synthétisé un ADN comportant non pas quatre, mais huit bases.

Pourquoi c’est important. A, T, G, C. Jusqu’ici l’information génétique de tous les êtres vivants, de la plus simple bactérie à l’être humain, était codée par ces quatre lettres représentant les bases nucléotidiques de l’ADN : adénine, thymine, guanine et cytosine. L’équipe de S. Brenner y a ajouté S, P, B et Z pour produire un ADN synthétique, baptisé hachimoji (« huit lettres » en japonais).

Cette nouvelle molécule a conservé la structure classique de l’ADN naturel, en forme de double-hélice, et possède les mêmes propriétés: il peut être répliqué et traduit grâce à molécule (enzyme) spécifique. Il peut aussi subir des mutations. S’il n’est pas prévu de créer des organismes vivants utilisant cet ADN, ces travaux ouvrent la porte à des développements dans différents domaines scientifiques.

Pourquoi c’est prometteur

  • Recherche extra-terrestre

Ces travaux ont été co-financés par la NASA qui voit dans ce projet une opportunité pour élargir les recherches menées sur les potentielles formes de vies pouvant exister en-dehors de la planète Terre. « La détection de la vie est un objectif de plus en plus important dans les missions scientifiques de la NASA, et ce travail va nous aider à développer des instruments et des expériences qui vont élargir le périmètre de ce que nous recherchons », a expliqué dans un communiqué Lori Glaze, directrice du département des sciences planétaires à la NASA.

  • Stockage d’informations

L’ADN contient tout le patrimoine génétique d’un être vivant. Il est donc par essence un support de stockage. D’où l’idée de s’en servir comme alternative aux supports traditionnels. Des documents, des images et même de courts extraits vidéo ont ainsi déjà été transférés sur des brins d’ADN synthétique. En 2018, grâce à une technologie développée à l’Ecole polytechnique de Zurich (ETHZ), c’est tout l’album du groupe britannique Massive Attack “Mezzanine“ qui a été enregistré sur près d’un million de brins d’ADN conservés dans des billes de verre. Disposer de huit et non plus quatre bases pourraient ainsi permettre d’améliorer l’utilisation de l’ADN en tant que support de stockage.

  • Tests diagnostics

L’équipe de Steven Brenner avait déjà développé une version d’ADN utilisant 6 bases dont 2 synthétiques (Z et P) et montré qu’elle était plus performante pour se lier à certaines cellules cancéreuses. Une propriété utilisée par la compagnie fondée dans la foulée par Brenner, et qui propose différents tests diagnostics de nouvelle génération. L’ADN hachimoto pourrait démontrer des performances supérieures et être rapidement intégré à des tests de détection, ciblant par exemple des virus.

Qu’en disent les experts

- «Le plus intéressant dans ce travail, c'est la perspective ouverte sur l'origine de la vie. Comme l'écrivent les auteurs de ces travaux, ces résultats étendent le champ des structures moléculaires capables de former la vie, y compris dans le cosmos. Mais il ne faut pas croire que 8 lettres, c'est forcément mieux. Cela fait des systèmes plus lourds», relève Ivan Huc, professeur au département de pharmacie de l'université de Munich (LMU), dans Le Figaro.

- «C’est un jalon majeur. L’étude montre qu’il n’y a rien de particulièrement « magique » ou de spécial dans ces quatre éléments chimiques qui évoluent sur Terre. C’est une avancée conceptuelle capitale! » commente, dans Nature, Floyd Romesberg, un biochimiste du Scripps Research Institute (La Jolla, Californie) qui s’est inspiré des travaux antérieurs de Steven Brenner développer pour lui-même de nouvelles formes d’ADN synthétique.