Une protéine bactérienne défie quatre milliards d’années de réplication de l’ADN

Une découverte inattendue

Depuis l’apparition de la vie sur Terre, il y a environ quatre milliards d’années, une règle semblait absolue : pour fabriquer de l’ADN, une cellule doit copier un brin existant. Cette règle vient d’être contredite par une protéine bactérienne qui construit un brin d’ADN long et spécifique en se servant uniquement de sa propre structure comme modèle, sans aucune matrice à recopier.

Les travaux, menés par une équipe de l’université Stanford et publiés dans la revue Science en avril 2026, bouleversent la compréhension que les biologistes avaient des mécanismes fondamentaux de la réplication génétique. « Ce fut une grande surprise », a déclaré Alex Gao, biochimiste à Stanford et auteur principal de l’étude. « Nous n’y avons pas cru jusqu’à ce que nous voyions la structure en cryo-microscopie électronique. Ce fut le moment où tout est devenu clair. »

Le mécanisme du système DRT3

L’équipe de Gao étudiait les mécanismes de défense des bactéries contre les virus lorsqu’elle a mis en évidence un système baptisé DRT3, composé de deux protéines : Drt3a et Drt3b. L’ADN étant une double hélice, la protéine Drt3a construit un premier brin de manière classique, en utilisant un petit morceau d’ARN comme guide.

La seconde protéine, Drt3b, devait synthétiser le brin complémentaire. Mais au lieu de recourir à un modèle extérieur, elle utilise certaines parties de sa propre structure comme moule. Les nucléotides – les « briques » de l’ADN – s’assemblent les uns après les autres contre cette forme protéique jusqu’à former un long brin spécifique. « C’est ce que nous ne pensions pas possible, du moins pas de cette manière », a expliqué Gao.

D’autres protéines étaient déjà capables de produire de courts fragments d’ADN sans matrice, mais Drt3b est la première connue à générer un segment long et dont la séquence est déterminée exclusivement par sa propre conformation.

Une rupture épistémique

« Cette recherche est révolutionnaire », a estimé Philip Kranzusch, biochimiste à la Harvard Medical School, qui n’a pas participé aux travaux. Les scientifiques étudient l’ADN depuis les années 1950 et les bactéries viennent de révéler une capacité totalement insoupçonnée. « Cela pose la question : que nous manque-t-il d’autre ? », a-t-il ajouté.

La découverte ouvre des perspectives pratiques. Si les chercheurs parvenaient à modifier Drt3b pour qu’elle produise des séquences choisies, elle pourrait constituer un outil de synthèse d’ADN sur mesure, sans nécessiter de matrice initiale. Toutefois, cette application reste hypothétique. « Nous ne savons pas encore si on peut la reprogrammer ou la modifier de manière utile », a tempéré Rafael Pinilla-Redondo, professeur assistant à la section de microbiologie de l’université de Copenhague.

Un nouvel angle d’attaque pour la biologie synthétique

Au-delà de la surprise fondamentale, ce phénomène illustre que les microbes recèlent encore des mécanismes moléculaires que la science n’avait jamais imaginés. L’étude ouvre la voie à une exploration plus large des systèmes de défense bactériens et pourrait, à terme, inspirer de nouvelles méthodes de fabrication d’ADN en laboratoire.

Pour l’heure, les chercheurs de Stanford poursuivent leurs analyses pour comprendre le fonctionnement exact de Drt3b et vérifier si d’autres espèces bactériennes possèdent des protéines analogues. La règle de la réplication, qui paraissait inébranlable, a donc été corrigée par un organisme unicellulaire qui n’avait « pas reçu la note ».