Glossaire

régulation de l’expression des gènes : le déclenchement ou l’arrêt du processus de synthèse d’une protéine déterminée par une ou plusieurs séquences d’ADN, dites codantes, est gouverné par l’interaction de protéines régulatrices avec une ou plusieurs autres séquences d’ADN particulières, dites régulatrices elles aussi (cf.Ingénierie des protéines).

enzyme : protéine capable d’interagir avec des molécules bien spécifiques telles que certaines séquences d’ADN, d’ARN (acide ribonucléique) ou d’autres molécules organiques (sucre, acide gras, protéine...) pour les rompre, les assembler, les copier ou les transporter

base de nucléotide : l’une des 4 molécules A (adénine), T (thymine), C (cytosine) et G (guanine) qui constituent les maillons élémentaires de l’ADN (acide désoxyribonucléique)

protéine : molécule formée d’un enchaînement d’acides aminés (plusieurs centaines, typiquement). Il existe 20 acides aminés différents dans la chimie du vivant.

DOSSIER
Le jardin des gènes

Prenons du recul

Artisans du vivant

Entretien avec Michel MORANGE Professeur de biologie à l’École normale supérieure (ENS, Paris) et à l’Université Paris 6, directeur du centre Jean-Cavaillès d’histoire et de philosophie des sciences de l’ENS. Propos recueillis par O.N.d.S.

Peut-on définir précisément ce qu’est un gène ?

Michel Morange : La notion de gène est assez récente : le terme lui-même n’est introduit que neuf ans après la redécouverte, en 1909, des lois de l’hérédité établies par Gregor Mendel un demi-siècle plus tôt. Il désigne alors ce qui permet la transmission de génération en génération, selon ces lois, d’un caractère anatomique ou physiologique, tandis que la nature matérielle du gène est encore inconnue.

Du début du XXe siècle jusqu’aux années 1960, les gènes acquièrent de plus en plus de réalité physique. Dès la fin des années 1910, on les sait localisés à des positions précises des chromosomes. Oswald Avery montre en 1944 que les gènes sont constitués d’ADN, dont James Watson et Francis Crick décrivent la structure en 1953. Le stockage de l’information génétique dans l’ADN est confirmé par le « décryptage » du code génétique entre 1961 et 1965 : ce sont les séquences de bases nucléotidiques de l’ADN qui déterminent les diverses protéines synthétisées par les cellules pour assurer le développement et le fonctionnement de l’organisme ; les gènes sont alors identifiés à ces séquences.

Cependant, au même moment, la définition du gène commence à se brouiller. Les séquences qui ne codent pas directement pour des protéines mais qui s’avèrent réguler l’expression de gènes fontelles partie de ces derniers, et si oui, comment fait-on quand elles sont communes à plusieurs gènes différents ? D’autres difficultés apparaissent quand on découvre que la même séquence d’ADN peut coder pour différentes protéines. Une définition unique et précise du gène devient impossible.

De même, l’attribution d’une fonction à chaque gène devient problématique : de multiples gènes peuvent concourir à l’accomplissement d’une même fonction et le produit d’un seul gène peut participer à plusieurs processus différents au sein des cellules. Il est désormais absurde, dans la plupart des cas, de parler du gène de tel ou tel caractère, surtout quand il s’agit d’un phénomène complexe comme un comportement.

La notion de gène n’est pas, pour autant, abandonnée par les biologistes. Par quoi la remplacer ? Les scientifiques utilisent souvent des concepts mal définis, mais ce qui importe, c’est de demeurer prudent dans l’usage de ces concepts, de garder à l’esprit leur imprécision et les risques d’erreur liés aux simplifications.

Avec le génie génétique, l’Homme devient-il maître de la vie ?

M. M. : Le génie génétique est né, à la fin des années 1970, du développement d’un ensemble de techniques permettant la manipulation des gènes et leur caractérisation, dont la technique d’amplification de l’ADN nommée PCR. Son essor, associé à un progrès sans précédent des connaissances biologiques, permet en effet une emprise nouvelle de l’Homme sur les organismes vivants.

Il ne faudrait pourtant pas en déduire que l’on est capable de modifier à volonté les organismes, ou qu’on le sera prochainement. S’il est devenu facile, en principe au moins, d’introduire dans des cellules une copie fonctionnelle, active, d’un gène pour pallier les effets d’un gène défectueux (c’est le principe de la thérapie génique), modifier dans une direction précise des fonctions complexes comme la mémoire ou l’intelligence est en revanche, vu les connaissances actuelles, impossible.

Même les interventions en apparence les plus simples se révèlent parfois très difficiles : le gène introduit ne s’exprime pas comme on l’espérait ou perturbe l’expression des gènes à proximité desquels il s’est intégré. La thérapie génique ne progresse que lentement.
Ce que l’on peut réaliser par le génie génétique n’est guère différent de ce que la nature fait depuis 3,5 milliards d’années. D’un point de vue biologique, il n’y a donc pas de risques fondamentalement nouveaux dus à ces pratiques. Cela ne signifie pas que toute nouvelle expérience ne doive pas être examinée avec attention : il importe d’en apprécier l’objectif, de juger de son opportunité, comme pour toute autre action sur la nature.

Quelles difficultés particulières les chercheurs en génétique rencontrent-ils ?

M. M. : Le problème majeur auquel se heurtent les généticiens, comme les biologistes dans leur ensemble, est la complexité des systèmes vivants, présente même chez les bactéries. Les composants élémentaires de la vie (les molécules et leurs interactions) ne sont connus que partiellement, et si l’on parvenait à les décrire tous, on n’obtiendrait pas pour autant les clés du fonctionnement des organismes vivants. Les fonctions de ces éléments sont en effet intégrées au sein de réseaux et de mécanismes complexes, et cela aux différents niveaux d’organisation du vivant (moléculaire, cellulaire, tissulaire, etc.).

C’est pourquoi beaucoup de phénomènes biologiques restent encore inexpliqués, et l’on doit souvent se contenter de descriptions globales. L’ouverture de ces « boîtes noires », qui nécessite de relier entre eux les différents niveaux d’organisation, exige la collaboration de biologistes, de mathématiciens, de chimistes, d’informaticiens...

Un exemple représentatif est celui du cancer. On connaît aujourd’hui plus de 300 gènes dont les mutations accompagnent la formation des tumeurs. Les progrès des techniques de séquençage permettront, dans un avenir proche, de déterminer tous les gènes qui ont été mutés dans une tumeur particulière, et de mettre alors en oeuvre une thérapie ciblée sur les produits de ces gènes. Néanmoins, d’autres approches seront sans doute nécessaires pour vaincre le cancer : une modélisation plus complète de la cellule cancéreuse ; l’étude approfondie de ses relations avec l’organisme qui la porte, et en particulier de la réaction immunitaire que l’organisme met en oeuvre contre elle.

Un autre type de problème porte sur la modification des gènes par l’Homme. Les innovations qui peuvent en découler suscitent, comme d’autres types d’innovation, des annonces hâtives de solutions universelles ou, au contraire, de menaces pour la santé ou l’environnement. Toute démarche scientifique s’intègre dans une société avec les différents intérêts, préjugés ou croyances de chaque communauté, de chaque individu et des chercheurs eux-mêmes. Les intérêts de ces derniers peuvent ainsi se heurter à d’autres intérêts. Les controverses sur les OGM reflètent cette divergence de points de vue ; elles seront sans doute d’autant mieux surmontées que les préjugés seront remplacés par le partage des connaissances.

En complément...

• La génétique, science humaine, coordonné par Muriel Fabre-Magnan et Philippe Moullier (Belin, collection « Débats », 2004)

• Histoire de la biologie moléculaire, Michel Morange (La Découverte, 2003)

• Les secrets du vivant, Michel Morange (La Découverte, 2005)

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