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Article. Vers la vie synthétique. Nouvelle avancée
Jean-Paul Baquiast 09/02/2007

Rappelons que l'on nomme vie synthétique une forme de vie consistant à créer de nouveaux organismes en recombinant d'une autre façon les composants du génome. Le génome étant l'élément essentiel par lesquels les organismes vivants se distinguent des entités non vivantes, c'est sur lui que portent aujourd'hui tous les efforts pour créer de nouvelles formes de vie, qu'elle soit synthétique ou artificielle.

La vie artificielle est une forme de vie dont tous les composants essentiels pourraient être réalisés à partir de processus chimiques ou physiques propres à l'univers matériel. Ceci permettrait à ceux qui veulent obtenir de nouveaux organismes vivants de se passer de ce que l'humanité à fait depuis des millénaires: partir des organismes vivants actuels et les transformer, notamment par hybridation.

Rien n'empêcherait en principe de réaliser des formes de vie artificielle ou synthétique capable de posséder toutes les caractéristiques de la vie, notamment la triade reproduction, sélection, amplification, ceci sans faire appel à une organisation telle que le génome traditionnel. Néanmoins l'état des connaissances n'est pas aujourd'hui suffisant pour espérer rapidement obtenir de tels résultats. Les recherches se limitent à essayer de transformer le génome, au moins partiellement.

Ces recherches font peur. Certains voudraient les faire interdire au nom de raisons dites éthiques. Mais rien ne sera fait en ce sens, partant du fait propre à l'humanité d'aujourd'hui que tout ce que la science pourra faire se fera. Il est plus important dans l'immédiat de s'informer sur les recherches des laboratoires et tenter de comprendre leurs implications.

Or les publications concernant les progrès de la recherche dans le domaine de la vie synthétique sont de plus en plus nombreuses. C'est le cas d'un article référencé ci-dessous que viennent de publier des chercheurs du Sripps Research Institute américain. Ils annoncent avoir réalisé un premier organisme semisynthétique stable, le terme de stable signifiant qu'il puisse se conserver en dehors des conditions de sa création.

Il s'agit d'une bactérie disposant de deux nouvelles bases (appelée X et Y) s'ajoutant aux 4 bases (A,T,C et G) caractérisant tous les organismes vivants actuels. La taille du génome se mesure en nombre de nucléotides, ou bases. La plupart du temps, on parle de pb (pour paire de bases, puisque la majorité des génomes est constituée de doubles brins d'ADN ou bien d'ARN). Le génome comporte deux paires de bases consituant les barreaux de l'échelle de l'ADN. Elles se combinent différemment selon les espèces. Sur le génome, https://fr.wikipedia.org/wiki/G%C3%A9nome

L'addition de nouvelles bases permettra en étendant l'alphabet génétique d'obtenir de nouvelles protéines susceptibles d'usages thérapeutiques. Rappelons que les généticiens insistent habituellement sur l'intérêt thérapeutique de leurs recherches, mais celles-ci peuvent servir à de tous autres buts n'ayant rien de thérapeutique.La recherche, dirigée par le Pr Floyd Romesberg, a montré que le nouveau « super organisme » monocellulaire obtenu peut reproduire indéfiniment la nouvelle paire de base en se divisant. C'est ce qui permet de parler d'organisme stable.

L'article précise que les organismes synthétique se reproduisent avec peine et perdent rapidement leurs caractères génétiques. Ici les chercheurs ont fait appel à diverses procédures chimiques et génétiques pour permettre au nouvel organisme de se développer « en bonne santé » , de façon autonome et en conservant indéfiniment la nouvelle information génétique. Ils étudient actuellement la façon de transformer le nouvel ADN en nouvel ARN. Les cellules utilisent en particulier l'ARN comme un support intermédiaire des gènes pour synthétiser les protéines dont elles ont besoin. L'ARN peut remplir de nombreuses autres fonctions et en particulier intervenir dans des réactions chimiques du métabolisme cellulaire.

Précisons qu'un des auteurs de la recherche est le maitre de conférence à l'Université Paris Sud Thomas Lavergne
https://www.limsi.fr/fr/infos?login=lavergne

Nous ne ferons pas ici de pronostics prématurés sur les suites d'une telle découverte. Bornons-nous à dire que l'apparition d'un organisme au génome doté de six paires de bases alors que ceux existant depuis que la vie cellulaire est apparu n'en ont que quatre, pourrait être révolutionnaire. Que ferait une telle bactérie relâchée dans la nature face à des bactéries traditionnelles. Nous y reviendrons sans doute ultérieurement.

Commentaire par les auteurs

To ensure the new semisynthetic organism retains the new synthetic base pair as it divides, the researchers used CRISPR-Cas9 (a sort of scissors for modifying DNA). They engineered the organism to react to a genetic sequence that doesn’t have X and Y as a foreign invader (an immune response).
So any new cell that dropped X and Y would be marked for destruction — leaving the scientists with an organism that could hold on to the new bases.
In their experiments, that enabled their semisynthetic organism to keep X and Y in its genome after dividing 60 times, leading the researchers to believe it can hold on to the new base pair indefinitely.
“We can now get the light of life to stay on,” said Romesberg, senior author of the new study. “That suggests that all of life’s processes can be subject to manipulation.”
Romesberg emphasized that this work is only in single cells and is not meant to be used in more complex organisms. So far, scientists can only get the organism to store genetic information.
While applications for this kind of organism are still far in the future, the researchers say the work could be used to create new functions for single-celled organisms that play important roles in drug discovery and “much more.” (Romesberg has created created a biotech company named Synthorx for discovering and developing novel protein therapeutics.)
Next, the researchers plan to study how their new genetic code can be transcribed into RNA, the molecule in cells needed to translate DNA into useful proteins.
Scientists at the University of Grenoble and Henan Normal University were also involved in the study, which was supported by grants from the National Institutes of Health, theNational Science Foundation, the National Natural Science Foundation of China, Labex ARCANE, NanoBio-ICMG platforms, and a postdoctoral fellowship from the American Cancer Society.

Abstract of A semisynthetic organism engineered for the stable expansion of the genetic alphabet

All natural organisms store genetic information in a four-letter, two-base-pair genetic alphabet. The expansion of the genetic alphabet with two synthetic unnatural nucleotides that selectively pair to form an unnatural base pair (UBP) would increase the information storage potential of DNA, and semisynthetic organisms (SSOs) that stably harbor this expanded alphabet would thereby have the potential to store and retrieve increased information. Toward this goal, we previously reported that Escherichia coli grown in the presence of the unnatural nucleoside triphosphates dNaMTP and d5SICSTP, and provided with the means to import them via expression of a plasmid-borne nucleoside triphosphate transporter, replicates DNA containing a single dNaM-d5SICS UBP. Although this represented an important proof-of-concept, the nascent SSO grew poorly and, more problematically, required growth under controlled conditions and even then was unable to indefinitely store the unnatural information, which is clearly a prerequisite for true semisynthetic life. Here, to fortify and vivify the nascent SSO, we engineered the transporter, used a more chemically optimized UBP, and harnessed the power of the bacterial immune response by using Cas9 to eliminate DNA that had lost the UBP. The optimized SSO grows robustly, constitutively imports the unnatural triphosphates, and is able to indefinitely retain multiple UBPs in virtually any sequence context. This SSO is thus a form of life that can stably store genetic information using a six-letter, three-base-pair alphabet.

Reference
http://www.pnas.org/content/114/6/1317.abstract