Craig Venter a créé un organisme doté du plus petit génome viable au monde
Combien de gènes sont nécessaires pour produire une cellule viable, capable de grandir et de se reproduire ? C'est à cette question, qui mobilise les généticiens depuis plusieurs décennies, que le très charismatique John Craig Venter, célèbre biologiste et homme d'affaires américain, pionnier du séquençage de l'ADN, a voulu répondre. Autrement dit, comprendre l'essence génétique de la vie.
Avec son équipe, Venter vient de franchir une nouvelle étape. Ils ont réussi à concevoir, grâce à un ADN synthétique, un organisme vivant, en l'occurrence une cellule bactérienne minimale, capable de survivre et de se répliquer avec seulement 473 gènes, soit le plus petit génome viable jamais décrit à ce jour. Une fameuse performance.
En 2010, la même équipe était parvenue à synthétiser une réplique du génome de Mycoplasma mycoides, un parasite des ruminants et à le substituer au matériel génétique d'une cellule d'une autre espèce de mycoplasme, M. capricolum. Les cellules obtenues, JCVI-syn1.0, étaient le premier exemple de vie synthétique. Ce génome artificiel, avec ses 901 gènes, était donc une copie quasi fidèle d'un génome existant dans la nature, mais l'expérience avait démontré la possibilité de synthétiser chimiquement à grande échelle de l'ADN et de l'injecter dans une cellule pour produire un organisme viable.
Les chercheurs ont ensuite utilisé ce génome de synthèse comme base pour déterminer les gènes indispensables ou superflus à la vie de la cellule. L'idée était de construire un organisme n'ayant que des gènes essentiels, autrement dit le minimum vital.
En laboratoire, les biologistes ont coupé le génome de M. mycoides en 8 segments de tailles similaires, qui pouvaient être assemblés selon différentes combinaisons, partielles ou complètes. En testant alors la viabilité de la cellule avec le génome recombiné, les chercheurs ont éliminé, par essais successifs, les gènes qui s'avéraient inutiles ou qui faisaient doublon. Le résultat final est une cellule de synthèse, nommée JCVI-syn3.0, dotée d'un génome minimal comprenant 473 gènes. Quelques mois auparavant, il y avait eu JCVI-syn2.0, avec 525 gènes.
Les gènes de JCVI-syn3.0 sont impliqués dans la fabrication des protéines, la réplication de l'ADN ou la construction des membranes. Cependant, étonnamment, l'équipe n'a pas pu déterminer la fonction de 149 gènes, dont beaucoup se retrouvent dans d'autres êtres vivants comme les humains. La prochaine étape consistera donc à déterminer le rôle de ces 149 gènes, avec à la clé peut-être encore une baisse supplémentaires de leur nombre.
En attendant, dépouillée du maximum de complexité, la cellule JCVI-syn3.0 va pouvoir servir de base à de nombreux travaux fondamentaux. Elle offre aux biologistes une plateforme inédite pour étudier les fonctions principales de la vie et fournit des outils pour construire n'importe quelle cellule dotée de propriétés souhaitées, avec de multiples applications possibles, tant médicales qu'industrielles, entre autres la fabrication de médicaments.