L’ADN recèle peut-être un code caché, bien au-delà de la séquence de ses bases chimiques. Des chercheurs de l’université Northwestern ont découvert un langage géométrique intégré au génome, qui pourrait expliquer la complexité de la vie et ouvrir de nouvelles voies pour comprendre et traiter les maladies liées au vieillissement.
Cette découverte, publiée par une équipe dirigée par le professeur Vadim Backman, suggère que l’ADN ne fonctionne pas uniquement comme un ensemble d’instructions génétiques, mais comme un véritable système informatique vivant. Selon le professeur Backman, « Plutôt qu’un script prédéterminé basé sur des ensembles d’instructions génétiques fixes, nous, les humains, vivons et respirons des systèmes informatiques qui évoluent en complexité et en puissance depuis des millions d’années. »
L’étude révèle que l’ADN forme des domaines de compression à l’échelle nanométrique, créant des « nœuds de mémoire » physiques qui stockent et stabilisent les informations. Ces nœuds ne sont pas disposés au hasard ; leur géométrie semble optimisée pour faciliter l’accès aux enzymes, intégrant ainsi le calcul biologique directement dans la structure physique de l’ADN.
« Nous apprenons à lire et à écrire le langage des mémoires cellulaires », explique Christina Enroth-Cugell, co-auteure de l’étude et professeure de génie biomédical. « Ces ‘nœuds de mémoire’ sont des objets physiques vivants, semblables à des microprocesseurs, qui suivent des règles précises basées sur leurs propriétés physiques, chimiques et biologiques et qui codent le comportement cellulaire. »
Les chercheurs avancent que l’évolution n’a pas reposé uniquement sur de nouvelles combinaisons d’ADN, mais aussi sur de nouvelles façons de le replier, utilisant ces structures physiques pour stocker des informations génétiques. Ils pensent même que le développement de ce code géométrique a contribué à l’explosion de la diversité des formes de vie observée lors de l’explosion cambrienne, il y a des centaines de millions d’années.
La compréhension de ce code géométrique n’a été rendue possible que récemment, grâce aux progrès de l’imagerie, de la modélisation et de l’informatique, souligne Kyle MacQuarrie, professeur adjoint de pédiatrie. « Nous avons passé 70 ans à apprendre à lire le code génétique. »
Ce code géométrique a également des implications importantes pour la santé. Les problèmes ne sont pas toujours causés par des mutations de l’ADN, mais peuvent aussi résulter d’un effondrement de ces structures. Selon Luay Almassalha, co-auteur de l’étude, « Au lieu d’un puzzle de mots génétiques, le code géométrique permet aux cellules de construire des tissus élaborés, comme le cerveau ou la peau. Mais avec l’âge, ce langage perd de sa fidélité, ce qui peut entraîner une neurodégénérescence, un cancer ou d’autres maladies liées au vieillissement. »
Les chercheurs espèrent désormais pouvoir réparer les mémoires cellulaires déréglées ou en créer de nouvelles. « Les approches actuelles du vieillissement tentent de réinitialiser les cellules à leur état d’usine par défaut », explique le professeur Backman. « Le code géométrique fonctionne différemment. Les mémoires cellulaires sont des structures physiques améliorées par l’expérience. Revitaliser les cellules revient à restaurer la clarté d’un livre bien-aimé – en ramenant les histoires que nos cellules savent déjà raconter. »
Cette découverte représente une nouvelle étape dans la biologie computationnelle, qui pourrait transformer la médecine au XXIe siècle. Elle va au-delà des approches actuelles comme CRISPR et l’ARNm, en offrant une nouvelle façon de penser les cellules et notre génome.
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