Des chercheurs ont développé une plateforme robotisée capable de concevoir et de tester des codes génétiques artificiels beaucoup plus rapidement que les méthodes traditionnelles. Baptisé AGENTEX, ce système a permis de faire fonctionner deux codes expérimentaux parallèlement au code génétique standard dans un environnement de laboratoire dépourvu de cellules vivantes.
Les travaux, publiés dans la revue Nature, ne correspondent pas à la création immédiate d’un organisme doté d’un nouvel alphabet génétique. Les expériences portent sur des systèmes de traduction sans cellule, fabriqués à partir de composants biologiques isolés. Cette étape intermédiaire permet de tester des architectures radicales tout en limitant les risques de propagation dans l’environnement.
L’objectif est de donner aux chercheurs davantage de contrôle sur la fabrication des protéines et d’autres polymères. Un code reconfiguré pourrait intégrer des acides aminés absents des organismes naturels, afin de produire des molécules aux propriétés chimiques, thérapeutiques ou industrielles inédites.
Le code génétique fonctionne comme une table de correspondance
L’ADN et l’ARN utilisent des groupes de trois lettres appelés codons. Chacun indique à la cellule quel acide aminé doit être ajouté à une protéine. Le code génétique standard comprend 64 codons, mais plusieurs d’entre eux désignent le même acide aminé. Cette redondance permet théoriquement de libérer certaines combinaisons pour leur attribuer une nouvelle fonction.
Les ARN de transfert, ou ARNt, assurent la liaison entre les codons et les acides aminés. Une enzyme charge chaque ARNt avec la bonne molécule, puis le ribosome lit l’information et assemble la chaîne. Modifier ce système nécessite donc de coordonner le code, les ARNt, les enzymes et le ribosome sans provoquer de mélange incontrôlé avec la traduction naturelle.
AGENTEX utilise des ARNt dont l’extrémité habituelle CCA a été modifiée, ainsi que des ribosomes adaptés pour les reconnaître. Les chercheurs ont découvert que les enzymes naturelles d’Escherichia coli pouvaient charger de nombreuses variantes d’ARNt, malgré les changements apportés à cette extrémité considérée comme très conservée.
Le ribosome joue ensuite le rôle de filtre. Le modèle modifié accepte les ARNt artificiels correspondants, alors que le ribosome standard continue de travailler avec les ARNt naturels. Les deux mécanismes peuvent ainsi fonctionner côte à côte avec un chevauchement qui n’a pas été détecté lors des expériences.
Un laboratoire robotisé pour multiplier les essais
La principale avancée ne réside pas seulement dans un code génétique particulier. AGENTEX automatise l’ensemble du cycle expérimental : assemblage de l’ADN, production de l’ARNt, préparation du système de traduction, synthèse des polypeptides, purification et analyse des résultats.
Cette automatisation permet de tester plusieurs combinaisons de manière reproductible. Avec les méthodes classiques, modifier un code génétique exige de longues étapes de conception et d’édition du génome. Une erreur peut rendre une cellule non viable et obliger les chercheurs à recommencer une grande partie du processus.
L’équipe a notamment obtenu un code comprimé spécifié par 22 ARNt. Dans l’architecture expérimentale décrite, cette compression laisse théoriquement 14 codons disponibles pour accueillir des composants non standards. Les scientifiques ont testé l’intégration d’un acide aminé non naturel et la réattribution simultanée de trois codons.
Plus de 400 acides aminés non standards ont déjà été intégrés individuellement à des protéines dans différents travaux. La difficulté consiste à en utiliser plusieurs avec une pureté suffisante, tout en conservant un système de traduction stable. AGENTEX fournit un moyen d’explorer automatiquement de nombreuses configurations avant de tenter une modification dans des cellules vivantes.
Des matériaux inédits, mais pas encore de nouvel organisme
Les applications potentielles concernent la fabrication de biopolymères, de catalyseurs et de molécules thérapeutiques. Un acide aminé non naturel peut apporter une liaison chimique, une stabilité ou une fonction que les protéines ordinaires ne possèdent pas. Les chercheurs pourraient ainsi concevoir des matériaux définis directement par une séquence génétique.
Cette perspective rejoint le développement de modèles capables d’explorer l’espace des protéines. Biohub a récemment publié une cartographie de 1,1 milliard de structures protéiques, tandis que les outils issus d’AlphaFold ont profondément transformé la prédiction de leur forme. La conception d’un code alternatif agit toutefois à un niveau différent : elle élargit les briques chimiques utilisables pour construire ces molécules.
Les résultats ne permettent pas encore d’introduire simplement un code parallèle dans un organisme complet. Une cellule vivante doit conserver sa croissance, ses mécanismes de réparation et l’ensemble de ses interactions moléculaires. Une modification qui fonctionne dans un extrait cellulaire peut échouer dès qu’elle est confrontée à cette complexité.
Le système offre néanmoins une forme de confinement intrinsèque. Ses ribosomes et ses ARNt modifiés ne sont pas conçus pour fonctionner dans un organisme naturel s’ils s’échappent du dispositif expérimental. Cette séparation ne dispense pas des protocoles de sécurité, mais elle réduit le risque qu’un élément isolé puisse se propager seul.
AGENTEX transforme ainsi la recherche sur les codes génétiques en problème de prototypage automatisé. La plateforme ne crée pas encore une nouvelle forme de vie, mais elle permet d’explorer systématiquement des règles biologiques que l’évolution terrestre n’a pas retenues. À long terme, cette capacité pourrait compléter les outils d’IA dédiés à la biologie, comme GPT-Rosalind, en reliant la conception informatique à des essais moléculaires reproductibles.
