La complexité d'une toute petite cellule

Comme nous l'apprend l'étude d'une petite bactérie, un tout petit génome peut cacher un organisme plus sophistiqué qu'on ne croit.

Quelle est la machinerie cellulaire minimale nécessaire au fonctionnement d’une vie autonome, capable de se reproduire seule? Pour répondre à cette question, une équipe du Laboratoire européen de biologie moléculaire (EMBL, Heidelberg, Allemagne), associée à d’autres chercheurs, a décortiqué les rouages de la machinerie d’une des plus petites bactéries, Mycoplasma pneumoniae, responsable de pneumonies chez l’homme. La mécanique de cette simple cellule est plus complexe qu’il n’y parait, selon Luis Serrano, l’un des initiateurs de ce projet.

Cet organisme unicellulaire dépourvu de noyau (contrairement à nos cellules et à celles de tous les eucaryotes) ne contient que 689 gènes (contre 25.000 pour Homo sapiens sapiens). La bactérie est pourtant capable de vivre en autonomie, sans dépendre d’un hôte pour se reproduire, contrairement aux virus.

Trois niveaux d’organisation de Mycoplasma pneumoniae ont été étudiés par trois équipes travaillant ensemble : les protéines, le métabolisme, les mécanismes de transcriptions des gènes. L’ensemble est plus sophistiqué que ne le pensait les chercheurs. L’étude du transcriptome, constitué par tous les ARN messagers impliqués dans la transcription des gènes, révèle que la bactérie est équipée d’un système de régulation complexe, finalement assez proche de celui des eucaryotes.

Par exemple : au sein d’un groupe de gènes, la bactérie peut choisir d’en exprimer certains et pas d’autres à un moment donné, alors qu’on pensait que ces groupe fonctionnait en bloc. Comme dans une cellule eucaryote, une bonne partie des molécules d’ARN produites ne sont finalement pas traduites en protéine.

Malgré son génome réduit, la bactérie a une très grande capacité d’adaptation soulignent les chercheurs de l’EMBL, qui publient ces travaux aujourd’hui dans la revue Science. Elle peut évoluer rapidement lorsque son environnement change.

Au-delà de la compréhension de ces organismes, de telles recherches ont aussi pour objectif de permettre la construction d’organisme artificiel, via la biologie synthétique. Outre-Atlantique le généticien Craig Venter s’est lancé depuis plusieurs années dans cette course au ‘génome minimal’.