Lorsque vous vous regardez dans un miroir, le reflet est fondamentalement vous, mais avec un parfait renversement de tous vos traits. Cela illustre un phénomène que nous observons également dans le monde minuscule des molécules.
Certaines molécules existent comme des images miroir d’elles-mêmes, appelées « énantiomères »qui ne peuvent pas être superposés. Cette notion est connue sous le nom chiralitéou « manité ». C’est important car les images miroir des mêmes molécules peuvent avoir des effets et des fonctions complètement différents en biologie.
En écrivant dans la revue Scienceun groupe de 40 scientifiques renommés ont averti qu’au cours de la prochaine décennie, il pourrait être possible de créer des formes de vie entières en image miroir composées de ces énantiomères – en particulier, une vie microbienne telle que bactéries. Cela présente de réels dangers, affirment-ils.
Les « bactéries miroirs » pourraient échapper au système immunitaire des gens, suggèrent-ils, provoquant des infections mortelles. De telles infections pourraient également entraîner le déplacement d’une proportion importante d’espèces végétales et animales, perturbant ainsi complètement l’environnement.
Les molécules en image miroir sont structurellement identiques, tout comme vos mains gauche et droite sont structurellement identiques et peuvent remplir exactement les mêmes fonctions. Ces molécules ont également exactement les mêmes propriétés chimiques, mais pour des raisons inconnues, la nature préfère construire la vie à partir d’une seule version de ces molécules.
Par exemple, les acides aminés – les éléments constitutifs des protéines – sont gauchers, tandis que les sucres sont droitiers. Le ADN la molécule est un filetage à droite.
Cette chiralité sélective définit la manière dont les molécules interagissent dans les systèmes vivants. Cela influence la manière dont les médicaments et enzymes (catalyseurs biologiques qui accélèrent les réactions) fonctionnent dans notre corps, ainsi que dans la façon dont nous percevons les saveurs et les odeurs. Par exemple, la molécule carvone peut sentir la menthe verte ou les graines de carvi, selon la version « miroir » de la molécule à partir de laquelle vous obtenez ce parfum.
D’autres molécules miroirs ont des implications bien plus profondes. La drogue thalidomide existe sous deux formes. L’un est un traitement puissant contre les nausées matinales ; la version miroir provoque des malformations congénitales dévastatrices.
Cela soulève la question suivante : et si nous pouvions créer des molécules biologiques qui existent de l’autre côté du miroir ? Cette recherche est en partie motivée par la curiosité, mais elle a également des applications pratiques.
Les traitements médicaux dérivent de plus en plus de molécules biologiques telles que peptides (petits fragments de protéines), qui peuvent être utilisés pour traiter le cancer. Mais malgré leur efficacité, les protéines et peptides naturels se heurtent à une limitation importante : ils se dégradent rapidement dans l’organisme.
En effet, les enzymes de notre corps, qui ont évolué pour décomposer les molécules biologiques afin de les recycler, sont très efficaces pour cibler les peptides naturels. Ainsi, ces traitements contre le cancer peuvent nécessiter des doses fréquentes pour garantir leur efficacité.
Cependant, des peptides similaires construits à partir d’acides aminés miroirs ne seraient probablement pas reconnus par ces systèmes de dégradation, mais pourraient néanmoins être conçus pour cibler les cancers. Et construire ces miroir des molécules biologiques est déjà réalisable : nous avons réalisé des reflets d’ADN, des « enzymes miroirs » entièrement fonctionnelles, et bien plus encore.
Les risques de la vie en miroir
Les avantages potentiels des molécules miroirs sont alléchants. La prochaine étape évidente serait de créer des organismes miroirs complets, entièrement constitués de molécules qui sont le reflet de versions naturelles.
Il existe déjà des groupes de recherche qui travaillent sur la construction de bactéries « de bas en haut ». Autrement dit, ils tentent de synthétiser des molécules biologiques et de les assembler en cellules fonctionnelles.
Bien que la création de bactéries miroirs à partir de zéro soit probablement encore dans une décennie, il existe déjà de réelles inquiétudes quant à la direction que pourraient mener ces recherches. Les 40 scientifiques écrivant dans Science craignent que la vie ne soit un miroir si elle devait échapper aux laboratoires (et il existe de nombreux exemples de cela) pourrait avoir des conséquences dévastatrices.
La préoccupation la plus immédiate est que les bactéries miroirs pourraient échapper au système immunitaire des humains, des animaux et des plantes. Nos défenses immunitaires reposent sur la reconnaissance de modèles moléculaires conservés trouvés dans les agents pathogènes naturels (un organisme ou un autre agent – tel qu’un virus – qui provoque une maladie), qui sont tous construits à partir d’acides aminés gauchers. Les bactéries miroirs seraient dépourvues de ces schémas reconnaissables, ce qui rendrait notre système immunitaire aveugle à leur présence.
Les bactéries miroirs pourraient également perturber les écosystèmes de manière imprévisible. Par exemple, ils seraient probablement capables d’échapper aux contrôles biologiques tels que les infections virales et les antibiotiques bactériens, leur permettant ainsi de proliférer sans contrôle.
Cela pourrait entraîner l’apparition de populations envahissantes de bactéries miroirs qui déplaceraient les espèces indigènes, perturberaient les réseaux trophiques et modifieraient les cycles des nutriments, entraînant potentiellement des conséquences écologiques en cascade.
L’avertissement des scientifiques concernant la vie dans le miroir est frappant — en partie parce qu’il apparaît dans une revue universitaire aussi prestigieuse, mais aussi parce qu’il s’appuie sur une étude rigoureuse. Analyse technique de 300 pages.
Leur message brutal, mettant l’accent sur les risques extraordinaires des organismes miroirs, pourrait ressembler à l’intrigue d’un thriller de science-fiction, mais les préoccupations sont fondées sur un raisonnement scientifique valable.
Les bactéries miroirs présentent un défi unique et sans précédent. Toutefois, cette crise ne se produira pas demain. Les obstacles techniques à la création d’une vie miroir complète restent importants, ce qui donne à la communauté mondiale suffisamment de temps pour réfléchir à sa réponse. Et les scientifiques reconnaissent également qu’au-delà des recherches motivées uniquement par la curiosité, ils ont du mal à concevoir une quelconque justification convaincante pour le développement d’organismes miroirs complets.
En agissant maintenant – grâce à une gouvernance solide, une surveillance attentive et une collaboration internationale – nous pouvons guider le développement de biomolécules miroirs de manière responsable, tout en veillant à empêcher la création d’une vie miroir complète – à moins que ses risques ne soient sans équivoque compris et atténués.
Cet article édité est republié à partir de La conversation sous licence Creative Commons. Lire le article original.
