PRIX NOBEL DE CHIMIE 2018

La mutagenèse dirigée : accélérer l’évolution des protéines

L’acide désoxyribonucléique (ADN) code pour la synthèse des protéines, incluant notamment les enzymes, et doit donc être recopié de façon très fidèle lors de la multiplication des cellules. Les erreurs de copie, nommées mutations, conduisent souvent à des protéines moins ou pas efficaces dans un environnement donné, mais qui pourraient, dans un environnement différent, constituer un outil plus performant ou être porteuses d’une nouvelle fonction. Frances Arnold a eu l’intuition, au début des années 1990, qu’il serait possible de faire mieux que l’évolution naturelle, en passant par des chemins similaires, mais de façon plus rapide. Ainsi, en soumettant l’ADN d’une enzyme à des cycles itératifs de mutagenèse, elle a pu créer de vastes collections d’ADN mutants. La « librairie » d’enzymes ainsi produites est ensuite criblée pour ne retenir que celles qui sont les plus performantes dans une situation donnée. Cette opération de mutations-sélection peut être répétée sur les enzymes sélectionnées afin de les rendre encore plus efficaces. Le processus naturel de l’évolution est donc accéléré et orienté vers une finalité précise. La sélection peut faire émerger des fonctions nouvelles. Ce sont ces percées, résumées sous le vocable d’« évolution dirigée », qui ont été consacrées par le prix Nobel. L’évolution dirigée est utilisée à la fois en ingénierie des protéines, comme alternative à la conception rationnelle des protéines modifiées, et dans les études sur les mécanismes moléculaires de l’évolution des protéines en laboratoire.