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Qu'y avait-il avant l'ADN et l'ARN ?

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L'ADN est la molécule support de l'information génétique caractérisant chaque être vivant sur la terre. Seulement la complexité de l'ADN rend l'apparition spontanée de cette molécule hautement improbable. Il paraît plus probable que l'ADN soit apparu par évolution d'une molécule plus simple. L'ARN a longtemps été considéré comme un bon candidat, mais malgré sa relative simplicité, cette molécule est encore trop complexe.
Des résultats récents suggèrent qu'un autre acide nucléique appelé ATN pourrait être cette molécule ancestrale.

L'ADN (Acide DésoxyriboNucléique) est une molécule composée de bases (adénine, thymine, cytosine, guanine) attachées à un squelette composé d'un sucre (le désoxyribose) et de phosphate. L'ADN est composé de deux brins s'appariant par l'intermédiaire des bases, formant ainsi la fameuse double hélice (qui peut être comparée à un escalier en colimaçon dans lequel chaque marche correspond à une base).
L'ARN légèrement plus simple chimiquement parlant est quant à lui composé des mêmes éléments que l'ADN, si ce n'est que le désoxyribose est remplacé par un autre sucre à 5 carbones, le ribose (d'où le nom ARN), et que la thymidine est remplacée par l'uridine.

La synthèse naturelle des sucres composés de 5 carbones est très complexe ce qui pose des problèmes pour expliquer comment ces molécules ont pu apparaître spontanément. En revanche la synthèse des sucres à 4 carbones (les thréoses) est beaucoup plus facile. Les chercheurs ont donc synthétisé une nouvelle molécule basée non pas sur un sucre à 5 carbones mais sur un sucre à 4 carbones. Cette molécule a été nommée ATN. La simplicité de cette molécule ne réside donc pas uniquement dans l'utilisation d'un sucre possédant un atome de carbone en moins, mais surtout dans sa facilité d'obtention.

Les propriétés biochimiques de cette nouvelle molécule sont tout à fait surprenantes et ressemblent fortement à celles de l'ADN ou de l'ARN. En effet, les chercheurs ont montré que l'ATN pouvait s'apparier avec un brin d'ADN ou d'ARN. Ils ont aussi montré qu'en utilisant les enzymes actuelles il était possible de synthétiser un brin d'ATN à partir d'une matrice ADN et inversement. Actuellement, l'ATN est le meilleur candidat pour être la molécule à l'origine de l'ARN, mais les résultats sont encore trop préliminaires pour pouvoir démontrer une telle hypothèse.

Actuellement l'ATN n'existe pas naturellement, mais cela ne signifie pas que cette molécule n'ait jamais existé, surtout que les conditions sur la Terre primitive devaient être très différentes des conditions actuelles. La prochaine grande étape sera donc de démontrer que dans les conditions que nous supposons être celles de la Terre primitive, la synthèse d'ATN est possible.

Cette équipe de chercheurs travaille aussi sur d'autres polymères, tel que le pARN (pyranosyl-ARN), cependant malgré le fait que cette molécule puisse former des structures en double hélice, celles-ci sont incompatibles avec celles qui sont formées par l'ARN et l'ADN, rendant improbable l'échange d'information entre ces deux molécules. L'APN(P=peptidique) est une autre molécule alternative, pouvant être à l'origine de l'ARN. Elle est constituée du même squelette chimique que les protéines, mais utilise les mêmes bases que l'ARN. Cependant la rigidité de son squelette semble incompatible avec des fonctions catalytiques comme celles qui sont portées par la molécule d'ARN.

L'ATN semble donc posséder toutes les caractéristiques nécessaires pour transmettre une information génétique, comme le font l'ADN et l'ARN. Il reste encore à comprendre pourquoi cette molécule, si elle a existé sur la terre primitive, a maintenant totalement disparu. A moins que dans les années à venir nous découvrions des nouvelles formes de vie utilisant l'ATN et non pas l'ADN ou l'ARN.

Légende du shéma ci-dessus
Squelette sucre-phosphate d'une molécule d'ARN et d'ATN. Le "B" représente la base portée par le sucre.
Crédit: Schöning et. al.

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