Montre biologique artificielle : Tic-Tac !

En insérant dans l'ADN de bactéries trois gènes artificiels, des chercheurs ont fabriqué une véritable horloge biologique. Concrètement, ils ont réussi à greffer dans le génome de bactéries E. coli trois gènes artificiels qui fonctionnent comme les trois rouages d'une horloge. Chaque gène produit une protéine qui agit (active ou inhibe) sur le gène suivant, qui agit sur le suivant... et ainsi de suite dans un cycle à trois temps gardant une période invariable au cours du temps. Cette mécanique se propage aux bactéries de la génération suivante par division cellulaire.

Une avancée majeure dans le domaine de la biologie de synthèse. Leur travail, publié dans la revue Nature, n'est pas le premier du genre. Mais leur exploit est d'avoir réussi à créer des colonies de cellules-horloge qui gardent leur synchronicité sur plus de 14 générations. Un énorme progrès qui éclaire aussi la connaissance des cycles cellulaires naturels, dont l'horloge circadienne est l'exemple le plus manifeste.

En reprenant le principe de l'expérience mais en modifiant les gènes impliqués dans le mécanisme, ces chercheurs américains ont réalisé une prouesse. Ces modifications, dictées par un modèle mathématique complexe, a eu pour effet de rendre le réseau d'activation bien plus résistant aux aléas chimiques du milieu. Ce que nos horloges cellulaires savent faire depuis l'aube des temps. En couplant ce processus avec la production de protéines fluorescentes, ils ont rendu visible le « tic-tac » régulier.

Ainsi, dans une des vidéos, l'on peut voir une solution contenant quelque 180 cellules-horloges (regroupant quelque 14 générations issues de la même cellule) qui changent de couleur à l'unisson. Une belle synchronicité, la période du cycle étant de l'ordre de 1 heure, qui peut se maintenir durant plus d'une semaine avant d'être détruite par le bruit chimique.

Les chercheurs ont également publié d'autres vidéos plus microscopiques, montrant les battements réguliers des chromosomes (changements de couleur) contenant les gènes artificiels. Si le génie humain ne rivalise pas encore avec la sélection naturelle dans le design de machines biologiques, ces horloges biologiques sont, selon les concepteurs, plus robustes et résistantes.