Dynamic Days (7) : La vie, nouveau Meccano

Le billet de Dvanw sur la biologie synthétique décrit cette nouvelle discipline : il s’agit d'envisager la cellule et le code génétique non plus du point de vue des sciences de la vie ( en essayant de comprendre ) mais du point de vue de l'ingénieur ( en essayant de fabriquer ! ). Le but est de concevoir et fabriquer des composants biologiques et des systèmes qui n'existent pas auparavant dans la nature. Je voudrais montrer quelques exemples de cette approche, tirée d’une conférence de James Collins.

Les bioingénieurs de ce domaine sélectionnent, à partir d’une liste qui fait penser à un catalogue d’électronicien ou à une boîte de meccanos, un certain nombre de gènes pour les assembler et réaliser une tâche donnée. Ces gènes sont assemblés en un plasmide (un chromosome circulaire) et sont insérés dans une bactérie comme E. Coli. La bactérie se charge alors de synthétiser les protéines du « programme » (car la meilleure analogie est un programme informatique).

Un premier exemple est la bactérie « On-Off », ou interrupteur biologique. Il s’agit d’un système de trois gènes : deux d’entre eux commande la synthèse d’une molécule qui a pour effet d’inhiber l’activité de l’autre. Ainsi, si l’un d’entre eux prend l’avantage, seule « sa » molécule est présente, et le rôle du troisième gène est justement de faire basculer cet avantage. Cette bascule n’est pas très rapide, donc inutile de rêver à un transistor biologique. Par contre, il est extrêmement stable. Ce troisième gène peut être activé par un évènement extérieur, comme un polluant ou un composé toxique, et les deux premiers gènes peuvent synthétiser des marqueurs colorés. Bientôt des bandes de papier coloré comme détecteurs de fuite de gaz ou d’explosifs ?

Une autre idée est celle du « compteur ». Là, c’est un peu plus subtil. Soit une séquence A synthétisant une protéine (un médicament par exemple) qui doit être distribué à certains moments, un certain nombre de fois, ou avec une certaine régularité. Il suffit (façon de parler, rien que cette étape est assez complexe) d’ajouter un bloqueur b au début de la chaîne, et un déclencheur D à un autre endroit du plasmide. Le bloqueur b empêche la fixation des ribosomes, chargés de la lecture des séquences. Ainsi, A produit un médicament, mais bA ne fait rien. Quand un certain évènement survient, le déclencheur D va synthétiser une protéine qui neutralise b, et permet la synthèse du médicament à partir de A. Un tel évènement peut être la présence d’un composé chimique, l’exposition à la lumière UV, le simple passage du temps… faites votre choix dans la boîte à outils !

La mise en cascade de plusieurs de ces systèmes permet de réaliser un compteur, pour en fin de décompte faire se suicider la cellule : voilà un système intéressant pour éviter que ces bactéries spécialisées ne vivent plus longtemps que nécessaire et prolifèrent. Voilà qui est bien !