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Origine de la vie : et si l'ATN avait précédé l'ADN et l'ARN ?

John Chaput et son équipe viennent de montrer que l’ATN, un autre acide nucléique, pouvait sérieusement prétendre à figurer parmi les ancêtres de l’ADN et surtout de l’ARN. Pour Futura-Sciences, le chercheur revient plus précisément sur sa découverte et ses implications.

L'ATN a été découvert pour la première fois en 2000. Depuis cette époque, on considère qu'il figure parmi les précurseurs plausibles des molécules supportant l'information génétique dans nos cellules. Il faudra encore d'autres investigations pour préciser si oui ou non, il est l'ancêtre de l'ARN et de l'ADN. © Yu et al., Nature Chemistry L'ATN a été découvert pour la première fois en 2000. Depuis cette époque, on considère qu'il figure parmi les précurseurs plausibles des molécules supportant l'information génétique dans nos cellules. Il faudra encore d'autres investigations pour préciser si oui ou non, il est l'ancêtre de l'ARN et de l'ADN. © Yu et al., Nature Chemistry

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L'ADN et l’ARN sont les molécules du vivant. Toutes deux sont composées de bases azotées montées sur un squelette glucidique (désoxyribose ou ribose). Elles ont la capacité, grâce à l’intervention de protéines, de se dupliquer, conservant l'information génétique qui perdure dans le temps, et de génération en génération.

L’ARN semble tout de même doté d’une qualité supplémentaire, puisqu’il peut jouer le rôle d’enzyme, faisant de lui une molécule idéale pour initier la vie à partir de rien. C’est pour cela que la théorie dominante, dite du monde à ARN, considère que cet acide nucléique est apparu avant l’ADN.

Mais étant donné leur complexité moléculaire, certains scientifiques doutent qu’un de ces deux acides ait pu apparaître spontanément il y a 3,5 milliards d’années, quand la vie a émergé. Dans ces conditions, quelles molécules auraient pu précéder l'ARN et l'ADN ?

L’hypothèse d’un monde à ATN

Plusieurs candidats sont en lice. Parmi eux figure l’ATN, pour acide thréonucléique, le thréose étant un sucre plus simple que le ribose et le désoxyribose. Il pourrait même avoir été synthétisé dans la soupe originelle, un conglomérat de molécules en tout genre et de toutes natures.

John Chaput et son équipe de l’université d’Arizona ont enquêté sur ses propriétés afin de vérifier s’il possède les prérequis nécessaires pour figurer parmi les précurseurs du vivant… Et l’ATN vient de marquer des points !

La différence entre les différents acides nucléiques réside dans le sucre qui les compose. Le thréose de l'ATN est une molécule plus simple car elle possède un atome de carbone en moins que le ribose de l'ARN ou le désoxyribose de l'ADN. De ce fait, ce glucide peut être synthétisé plus facilement de manière spontanée. © Janlou Chaput, Futura-Sciences 
La différence entre les différents acides nucléiques réside dans le sucre qui les compose. Le thréose de l'ATN est une molécule plus simple car elle possède un atome de carbone en moins que le ribose de l'ARN ou le désoxyribose de l'ADN. De ce fait, ce glucide peut être synthétisé plus facilement de manière spontanée. © Janlou Chaput, Futura-Sciences 

Les résultats de leur étude, publiée dans Nature Chemistry, attestent qu’ils ont créé une molécule d’ATN capable d’adopter une structure tridimensionnelle et de s’arrimer spécifiquement à une protéine.

La forme crée la fonction

Pour procéder, les chercheurs ont créé une multitude de brins d’ATN qu’ils ont fait évoluer en présence d’une protéine, la thrombine humaine, retrouvée dans la circulation sanguine. Après trois générations, l’ATN a acquis une structure tridimensionnelle complexe qui lui permet de se lier spécifiquement à la thrombine. 

« Pour assurer une fonction quelconque, une molécule doit se replier » reprend John Chaput. Les premiers polymères génétiques ne font pas exception. « Connaissant déjà sa simplicité structurelle et son affinité pour l’ARN, il nous fallait montrer que l’ATN était également capable de ce genre de performance, pour le confirmer dans son rôle potentiel d’ancêtre de l’ARN. Or, c’est la première fois qu’une étude montre qu’une telle molécule a été en mesure d’évoluer pour acquérir une fonction. »

Les origines de la vie pas encore révélées

La lumière n’est pas encore faite sur le point de départ de la vie. Cette découverte montre que l’ATN a les propriétés requises pour être un ancêtre de l’ARN, mais ne permet aucunement d’affirmer que cela a bien été le cas. Il reste encore de nouveaux paliers à franchir.

Les cyanobactéries, comme ces Anabaena sphaerica, comptent parmi les êtres vivants les plus anciens de notre planète. Des traces révèlent leur présence il y a 3,5 milliards d'années au moins. © Elapied, Wikipédia, cc by sa 3.0
Les cyanobactéries, comme ces Anabaena sphaerica, comptent parmi les êtres vivants les plus anciens de notre planète. Des traces révèlent leur présence il y a 3,5 milliards d'années au moins. © Elapied, Wikipédia, cc by sa 3.0

À l’heure actuelle, l’ATN ne se retrouve pas dans le monde vivant, ce qui peut sembler surprenant étant donné sa plus grande simplicité structurale. « Nous nous sommes focalisés sur l’ATN, pourtant d’autres molécules pourraient être impliquées. Comme l’APN (acide peptidonucléique) ou l’ARNp (ARN pyranosyl). Il est aussi tout à fait possible que la nature ait fait différents mélanges avant d’aboutir aux molécules que l’on connaît aujourd’hui. »

Ces événements sont tellement lointains que la vérité sera difficile à établir. « On parle de quelque chose qui se serait produit entre l’apparition d’une atmosphère stable et l’émergence des premiers organismes vivants, soit entre 4,2 et 3,5 milliards d’années » conclut Chaput. 

Cependant, de temps en temps, des éléments de réponse viennent apporter des pierres supplémentaires à l’immense édifice qui consiste à comprendre le développement de la vie. À force de petits pas, on avance, on avance…


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