L'ADN égoïste saute de gène en gène

Une équipe de chercheurs français vient de découvrir un ADN "sauteur" capable de passer d'un chromosome à l'autre. Cette découverte étrange de matériel génétique, de fragments d'ADN agissant comme un vrai parasite cellulaire, laisse les chercheurs étonnés : ils voient dans cet ADN égoïste un système de "Lego génétique" dont les briques mobiles se multiplient, se séparent et s'imbriquent pour faire de nouveaux gènes.

A première lecture, la publication dans la revue américaine Science (1) d'un article sur l'ADN des rickettsies signé par sept chercheurs de trois laboratoires français ne soulève pas l'enthousiasme: il s'agit en effet ni plus ni moins du séquençage d'une bactérie responsable, chez l'homme de la fièvre boutonneuse pourprée. Ces microbes de la famille des rickettsies, où l'on compte l'agent du typhus, vivent obligatoirement à l'intérieur des cellules des tiques, des poux, des puces.
Certes, il s'agit d'une première scientifique, le premier séquençage génétique d'une bactérie pathogène pour l'homme, Rickettsia Conorrii, mais c'est surtout une autre bizarrerie plus prometteuse qui a retenu l'attention de la revue Science. Une sorte de bombe conceptuelle: en effet, il y a dans la bactérie séquencée par la Génoscope d'Evry, sur commande d'Hiroyuki Ogata et de Jean-Michel Claverie (CNRS Marseille), des éléments génétiques bizarres qui semblent ne servir à rien. De l'ADN sauteur, des séquences répétitives dont l'existence et le rôle vont très au-delà des seules rickettsies. Ces motifs répétitifs sont en effet capables de sauter d'un bout du génome à l'autre, avec une nette préférence pour les parties codantes de l'ADN. Une fois qu'ils ont introduit leurs quelque 150 nucléotides dans le gène, ils peuvent être traduits en protéines, et donc devenir fonctionnels comme le reste du gène. "Ils sont parfaitement tolérés par l'ADN récepteur", nous explique Jean-Michel Claverie. Le plus fort, c'est que cet ADN parasite ne modifie pas le fonctionnement ni le produit du gène qu'il infecte. A quoi sert-il? Pour l'instant, cet ADN égoïste semble avoir pour seul but de survivre en passant d'un gène à l'autre…
On soupçonne que son rôle est de multiplier les gènes bloc par bloc, et donc d'avoir un rôle essentiel dans l'évolution.
C'est un Japonais, Hiroyuki Ogata, qui a effectué le long et fastidieux travail de comparaison génétique à l'origine de cette découverte: une fois établi la carte génétique de Rickettsia Connorrii, il a pu, grâce à des ordinateurs spécialisés, comparer ces séquences génétiques homologues d'un autre membre de cette famille, Rickettsia Prowazekii.
C'est ainsi qu'il a découvert l'ADN sauteur dans 19 gènes, mais aussi dans 25 régions silencieuses du génome. Traduit en protéines, comme le reste du gène qui l'abrite, l'ADN sauteur forme une suite d'acides aminés qui a grosso modo toujours le même aspect d'une hélice munie de deux renflements, preuve de la conservation au cours de l'évolution de cette structure. Douze séquences équivalentes ont été trouvées chez Rickettsia Prowazekii, Helvetica et Felis. Entre 16 et 19 motifs répétitifs ont des homologues dans d'autres espèces microbiennes (des colibacilles ou des saccharomyces). Jean-Michel Claverie estime que "cela a existé partout et depuis toujours! Si on l'a trouvé d'abord dans des rickettsies, c'est parce que ces bactéries intracellulaires vivent bien protégées et subissent des contraintes évolutives plus faibles que d'autres microbes". Pour lui, ce phénomène est à l'origine des gènes. Les protéines sont en effet, dans toutes les espèces, composées à partir de blocs qui s'emboîtent les uns dans les autres. C'est un peu comme un Lego, dont les éléments sont disposés selon les besoins. "Et l'on se demande aujourd'hui, explique M. Claverie, si ces motifs répétitifs que nous découvrons ne seraient pas à l'origine du Lego."
Ne s'agirait-il pas plutôt de "pseudogènes", ces séquences répliquées en plusieurs exemplaires à partir d'autres gènes et qui ont perdu toute fonction? Probablement pas, car alors on trouverait facilement leurs homologues fonctionnels dans le génome de la rickettsie, ce qui n'est pas le cas.
En tout cas, ce ne sont pas des "transposons", ces gènes sauteurs découverts d'abord dans le maïs, et qui avaient valu à Barbara Mc Clintock un prix Nobel de médecine en 1983. En effet, les transposons sont eux aussi des éléments génétiques mobiles dans le génome, mais ils sont eux aussi des éléments génétiques mobiles dans le génome, mais ils sont confinés à l'extérieur des séquences codantes, et non dans les gènes eux-mêmes. Jean-Michel Claverie se dit persuadé que, contrairement aux transposons, qui ne font que brasser du gène, "l'ADN sauteur des rickettsies est là pour créer de nouveaux segments de protéines". Ce qui, sur un strict plan de l'évolution des espèces permettrait d'expliquer comment on passe de 2'000 à 3'000 gènes chez les bactéries à près de 100'000 chez les mammifères supérieurs.

(1) Science, 13 octobre 2000

Le Figaro, lundi 16 octobre 2000, Jean-Michel Bader