Le prix Nobel de chimie récompense cette année Ada Yonath, Thomas Steitz et Venkatraman Ramakrishnan pour un résultat de biochimie : la description de la structure du ribosome, l'usine à protéines des cellules.
Une sale journée
« Vous voulez savoir pourquoi ils ont eu le prix Nobel ? » Au bout du téléphone, Marat Yusupov, chercheur à l'Institut de génétique et de biologie moléculaire et cellulaire de Strasbourg soupire, inspire et répond tout de go « parce qu'ils ont effectué la description de la structure tridimensionnelle du ribosome bactérien et que ce travail a permis de mettre au point un grand nombre de nouveaux antibiotiques ». Tous les mots y sont, mais le ton, pas vraiment.
Et pour cause : avec Harry Noller et quelques autres scientifiques ayant travaillé à l'université de Californie, Marat Yusupov fait partie de ceux qui auraient pu prétendre au titre suprême. De fait, pour lui, ce prix Nobel « ribosome », décerné à Ada Yonath, Thomas Steitz et Venkatraman Ramakrishnan, n'est pas exactement une bonne nouvelle : « Il s'agissait de concurrents directs [...] et comme on a rarement vu plusieurs Nobel décernés pour une même recherche ! » Le bonheur des uns fait le malheur des autres. Mais qu'importe, Marat Yusupov se lance quand même dans le récit de la quête scientifique qui a conduit à la description de la structure du ribosome.
Vingt ans de recherche
Le ribosome. L'une des pièces maîtresses de la machinerie cellulaire. Car si l'ADN porte l'information génétique, si l'ARNm permet de la transporter dans la cellule, le ribosome, lui, la lit et la traduit sous la forme de protéines, autrement dit sous forme de molécules métaboliquement actives. Mais comment s'y prend-t-il ?
À la toute fin des années 1970, une chercheuse israélienne, Ada Yonath, se met en tête de répondre à cette question en étudiant la structure du ribosome par cristallographie aux rayons X. Une technique dont le principe est simple : il s'agit de bombarder avec des rayons X un cristal composé exclusivement de ribosomes, tous orientés dans le même sens. En étudiant la lumière réfléchie par le cristal, il devrait alors être possible de reconstituer la forme du ribosome. « Un objectif plus difficile à atteindre qu'il n'y paraît car le ribosome fait partie des plus grands et des plus complexes systèmes moléculaires connus », insiste Marat Yusupov.
En tout et pour tout, il aura fallu dix ans à Ada Yonath pour fabriquer un cristal de ribosomes bactériens d'une qualité suffisante pour commencer à effectuer de la cristallographie... et dix ans de plus pour qu'elle et Venkatraman Ramakrishnan obtiennent une image tridimensionnelle de la petite sous-unité d'un ribosome bactérien. La même année, en 2000, Thomas Steitz de l'université Yale publiera la structure exacte de la grande sous-unité du ribosome.
Pour des applications thérapeutiques
« Les ribosomes bactériens et humains étant très différents, cette cartographie a permis de trouver de nouveaux types d'antibiotiques... des molécules capables d'entraver le fonctionnement des ribosomes bactériens sans nuire à ceux des hommes », explique Yves Henry du laboratoire de biologie moléculaire eucaryote de Toulouse. Au-delà, et d'un point de vue plus fondamental, la description de la structure du ribosome a montré que l'activité catalytique de ce complexe était liée à la présence d'un ARN au sein même du ribosome. « Un constat qui tend à prouver la très grande ancienneté de ce processus cellulaire », conclut Yves Henry.
Aujourd'hui, nombre de chercheurs continuent à étudier la structure du ribosome. Celle du ribosome humain, bien plus gros que celui des bactéries, n'a pour l'heure jamais été observée... Tout comme son mouvement dans l'espace lors de la fabrication des protéines. C'est sur ce point que Marat Yusupov et Harry Noller ont le plus œuvré, en proposant dès 1999 une vue du ribosome en quatre dimensions, les trois de l'espace et celle du temps.