Une collaboration au service de la vie

Il ne pourrait y avoir de vie sur la terre sans le travail d’équipe qu’effectuent les protéines et les acides nucléiques (ADN ou ARN) à l’intérieur des cellules vivantes. Intéressons-nous brièvement à quelques aspects de cette fascinante collaboration moléculaire qui font douter un certain nombre de gens que les cellules vivantes aient pu apparaître par accident.

Une plongée à l’intérieur du corps humain jusqu’à l’échelle microscopique de la cellule permet de constater que nous sommes composés principalement de protéines. La plupart de ces molécules sont constituées de bandes d’acides aminés qui, pliées et torsadées, revêtent diverses formes, de la sphère aux plis en accordéon.

Certaines protéines associées à des corps gras forment les membranes des cellules. D’autres assurent le transport de l’oxygène des poumons vers le reste du corps. D’autres encore ont une action enzymatique, ou catalytique, qui leur permet de digérer la nourriture que nous absorbons en dissociant les acides aminés composant les protéines alimentaires. Ce ne sont là que quelques-unes des milliers de tâches accomplies par les protéines. On peut dire que les protéines sont les artisans de la vie ; sans elles, il n’y aurait pas de vie. Mais les protéines elles-mêmes n’existeraient pas sans l’ADN. Qu’est-ce que l’ADN ? À quoi ressemble-t-il ? Quel rapport a-t-il avec les protéines ? La réponse à ces questions a valu le prix Nobel à de brillants hommes de science. Toutefois, il n’est pas nécessaire d’être un grand spécialiste en biologie pour saisir l’essentiel dans ce domaine.

La molécule maîtresse

La production de nouvelles protéines est indispensable à la vie, à l’activité chimique et à la multiplication des cellules, dont elles sont des composants fondamentaux. Les instructions nécessaires à cette production sont contenues dans les molécules d’ADN (acide désoxyribonucléique). Pour mieux comprendre comment sont formées les protéines, intéressons-nous à l’ADN.

L’ADN est localisé dans le noyau de la cellule. En plus de porter les instructions nécessaires à la production des protéines, il conserve l’information génétique et en assure la transmission d’une génération de cellules à une autre. L’ADN a l’aspect d’une échelle de corde vrillée (appelée “ double hélice ”). Chacun des deux brins de cette échelle est constitué d’une multitude de petites unités, les nucléotides, dont il existe quatre types : l’adénine (A), la guanine (G), la cytosine (C) et la thymine (T). L’appariement de deux lettres de cet “ alphabet ” (exclusivement A/T ou G/C) forme un “ barreau ” de l’échelle torsadée. Cette double hélice contient des milliers de gènes, les facteurs fondamentaux de l’hérédité.

Un gène détient l’information nécessaire à la fabrication d’une protéine. Il se compose d’une séquence de lettres formant un message codé, un plan, qui indique quel type de protéine assembler. On peut donc dire qu’avec toutes ses sous-unités l’ADN est la molécule maîtresse de la vie. Sans ses instructions codées, les diverses protéines n’existeraient pas, et la vie non plus.

Les intermédiaires

Cependant, puisque le plan de fabrication de la protéine est conservé dans le noyau de la cellule et que la fabrication par elle-même s’effectue à l’extérieur du noyau, il est nécessaire de transférer ces instructions codées du noyau vers l’“ atelier ”. C’est là qu’intervient l’ARN (acide ribonucléique). L’ARN est une molécule chimiquement similaire à l’ADN, et l’opération exige l’intervention de plusieurs catégories d’ARN. Voyons le rôle qu’il joue dans les processus extrêmement complexes qui président à la production si vitale des protéines.

Tout commence dans le noyau de la cellule, où une section de l’échelle d’ADN s’ouvre à la manière d’une fermeture à glissière. Cet écartement permet à des lettres d’ARN de venir s’apparier avec les lettres ainsi exposées de l’un des deux brins d’ADN. Une enzyme se déplace le long des lettres de l’ARN pour les relier les unes aux autres et former un brin. Les lettres de l’ADN sont ainsi transcrites en lettres d’ARN, formant ce qu’on pourrait appeler un “ dialecte ” de l’ADN. Puis la chaîne d’ARN nouvellement formée se détache, et l’échelle d’ADN se referme.

Après avoir subi une modification, cet ARN d’un type particulier est prêt à accomplir sa tâche. Il sort du noyau et gagne l’endroit de la cellule où les protéines sont fabriquées et où le message dont il est porteur va être décodé. Chaque groupe de trois lettres de l’ARN forme un “ mot ” qui correspond à un acide aminé déterminé. Un ARN d’une autre catégorie repère l’acide aminé en question, s’en saisit grâce à l’action d’une enzyme et le transporte jusqu’à l’“ atelier ”. À mesure que la phrase de l’ARN est lue et traduite, une chaîne d’acides aminés se forme. Cette chaîne s’enroule et se plie selon une structure particulière, devenant une protéine bien précise. Et il y a peut-être ainsi plus de 50 000 sortes de protéines dans notre corps.

Le processus qui détermine la structure d’une protéine est lui-même plein d’enseignement. En 1996, des scientifiques du monde entier “ armés de leurs meilleurs programmes informatiques sont entrés en compétition pour résoudre l’un des problèmes les plus complexes de la biologie : comment une protéine, constituée d’une longue chaîne d’acides aminés, se replie pour adopter la structure compliquée qui détermine son rôle dans la vie. [...] Résultat : les ordinateurs ont perdu et les protéines ont gagné. [...] Les scientifiques ont estimé que, pour une protéine de taille moyenne (100 acides aminés), résoudre le problème du repliement en essayant toutes les possibilités demanderait 1027 années (un milliard de milliards de milliards d’années) ”. — The New York Times.

Nous n’avons fait que survoler ce qu’implique la formation d’une protéine, mais cela suffit pour vous donner une idée de l’incroyable complexité de ce processus. Savez-vous combien de temps prend l’assemblage d’une chaîne de 20 acides aminés ? Environ une seconde ! Et ce mécanisme fonctionne constamment à l’intérieur des cellules de notre corps, du sommet de notre tête à la plante de nos pieds.

Où voulons-nous en venir ? D’autres facteurs entrent en jeu, qui sont trop nombreux pour être mentionnés, mais il est clair que la collaboration nécessaire pour produire et entretenir la vie ne peut qu’inspirer le respect et l’étonnement. Le mot “ collaboration ” est d’ailleurs bien faible pour décrire l’interaction précise qu’exige la fabrication d’une protéine : la protéine a besoin des informations stockées dans l’ADN, lequel a besoin de l’intervention de plusieurs catégories de molécules d’ARN spécialisées. Ajoutons à cela l’action de diverses enzymes qui jouent chacune un rôle particulier et déterminant. Pour que le corps fabrique de nouvelles cellules, ce qui se produit des milliards de fois par jour sans que nous ayons à y penser, il faut des copies à la fois de l’ADN, de l’ARN et des protéines. D’où cette remarque relevée dans la revue New Scientist : “ Supprimez l’un des trois, et la vie s’arrête. ” Autrement dit, en poussant le raisonnement plus loin, pour que la vie apparaisse, il fallait que l’équipe soit au complet et en état de fonctionner.

Est-il raisonnable de croire que chacun des trois éléments de cette équipe ait pu apparaître spontanément au même moment, au même endroit et si précisément ajusté qu’il pouvait se combiner avec les deux autres pour accomplir les prodiges que nous venons de décrire ?

Il y a cependant une autre explication à l’apparition de la vie sur terre. Beaucoup sont arrivés à la conclusion que la vie est l’œuvre d’un Auteur minutieux doué de la plus haute intelligence.