Traqueur Stellaire

Vous souvenez-vous de l’annonce fracassante d’une forme de vie bactérienne capable de substituer le phosphore par l’arsenic dans ses biomolécules? L’étude réalisée par la NASA (Wolfe-Simon et al., 2010), qui avait fait l’objet d’une vive polémique après sa parution, sera peut-être au final bonne à jeter aux orties.

En effet, la microbiologiste et blogueuse Rosie Redfield (Université de Colombie Britannique, Vancouver) a mené avec ses collaborateurs une contre-étude complète sur ces fameuses bactéries GFAJ-1 prélevées par Wolfe-Simon dans le lac Mono, en Californie. Et d’après les premiers résultats qui ont filtré, il s’avère qu’aucune bactérie n’est capable de croître de manière conséquente en absence totale de phosphore. Toute culture microbienne réalisée en présence d’arsenic nécessite un petit apport initial de phosphore pour croître correctement. Marshall L. Reaves, doctorant à l’Université de Princeton (New Jersey) et collaborateur de Rosie Redfield, s’est pour sa part intéressé à la composition chimique de l’ADN de ces bactéries cultivées en présence d’arsenic, autre point de controverse. Et contrairement à l’étude de la NASA, il n’a pas trouvé la moindre trace d’arsenic dans leur ADN.

Quelles réponses donneront les défenseurs de Wolfe-Simon à cette contre-étude ? Certainement considèreront-ils que ces résultats négatifs sont dus à la présence de phosphore dans le milieu de culture. Wolfe-Simon et ses collaborateurs avaient quant à eux annoncé une culture réussie de la bactérie en présence seule d’arsenic. Ce genre de réponse serait plutôt malhonnête, puisque la plupart des critiques postées suite à la publication de l’article de la NASA pointaient du doigt une possible carence en phosphore incomplète des bactéries ! Au contraire, les résultats de Redfield et de ses collaborateurs tendent plutôt à démontrer que GFAJ-1 est arsenic-tolérante, mais en aucun cas capable de se passer totalement de phosphore !

Autre point critiquable, l’empoisonnement à l’arsenic se manifeste biochimiquement par une substitution du phosphate de l’ATP avec cet atome (formation d’adenosine-5’-diphosphate-arsenate). Il est donc étonnant qu’aucun de ces nucléotides ne présente d’arsenate dans les travaux de Redfield et Reaves. Est-ce un point critiquable ? Pas si sûr. Lors de l’incorporation de l’arsenic dans les nucléotides, il se produit la réaction biochimique suivante : ADP (adénosine diphosphate) + Arsenate = Adenosine-diphosphate-Arsenate (Gresser, 1981). Or lors de la réplication de l’ADN, le nucléoside triphosphate (adénosine triphosphate ou autre) réagit avec l’extrémité 3′ -OH d’un brin d’ADN pour s’y fixer directement par le phosphore accolé au nucléoside. Les deux autres phosphates sont alors éjectés sous la forme PPi (pyrophosphate inorganique). Or, dans le cas de l’adenosine-P-P-As, c’est le motif -P-As qui va être éjecté ! Dans ces conditions, l’arsenic ne sera incorporée dans l’ADN qu’à condition que la bactérie puisse croître uniquement en présence d’arsenic et sur plusieurs générations (pour « diluer » significativement le phosphore déjà métabolisé dans les nucléotides avec un pool conséquent d’arsenic…). Or Redfield et ses collaborateurs ont montré que la bactérie GFAJ-1 ne pouvait quasiment pas croître uniquement en présence d’arsenic !

Le mystère des brins d’ADN incorporant de l’arsenic reste une énigme de l’étude de Wolfe-Simon et al. Comment justifier son absence même fortuite dans les résultats de Reaves ? Il reste cependant difficile de prouver qu’aucun atome d’arsenic n’ait été assimilé dans l’ADN de GFAJ-1, et les résultats de Reaves et de Redfield ne permettent pas de le conclure avec une totale certitude. Cependant, Wolfe-Simon émet l’hypothèse que les brins d’ADN présentant de l’arsenic pourraient être moins stables, et que leur séparation par centrifugation sur un gradient de chlorure de césium les renverrait à des bandes de très petit poids moléculaire difficilement discernables. Or Reaves ne s’est pas contenté d’analyser en spectrométrie de masse les bandes d’ADN les plus nettement séparées par centrifugation, il s’est appliqué à analyser tout l’ADN purifié sur gradient CsCl. Mieux encore, Redfield a comparé les tailles des brins d’ADN de bactéries cultivées avec ou sans arsenic après centrifugation sur gradient CsCl, et n’ a trouvé aucune différence. Pour Redfield, l’erreur expérimentale est à exclure et il faut mieux parier que l’ADN à l’arsenic soit moins stable et éliminée par les bactéries. L’équipe de Rosie Redfield vient donc de marquer un point dans cette polémique. Attendons cependant la réponse de la défense avant d’enterrer définitivement la bactérie à l’arsenic. Mais au vu de ces nouveaux résultats, la NASA va devoir ramer pour sauver son étude…

La bactérie GFAJ-1 qui se prenait pour un alien. Crédits : Wolfe-Simon et al., 2010 / Science