8 lettres au lieu de 4 : l’enzyme d’E. coli lit l’ADN étendu, mais dans un tube

4 lettres suffisent à écrire toute la vie connue sur Terre. Une enzyme de bactérie vient d’en lire 8 : dans un tube, sous un microscope électronique, et pas à l’intérieur d’une cellule vivante.

Sur les 8 lettres de l’alphabet génétique testé à l’université de Californie à San Diego, 4 sont artificielles, et l’ARN polymérase d’E. coli les transcrit environ 2 fois moins vite que les lettres naturelles, selon l’étude parue dans Nature Communications le 2 septembre 2026.

Quatre structures obtenues en cryo-microscopie électronique, entre 2,42 et 2,75 ångströms de résolution, montrent l’enzyme à l’instant où elle attrape la lettre artificielle et pose la bonne partenaire. Elle les reconnaît « de la même manière » que les lettres naturelles, écrivent Qingrong Li, Dong Wang et leurs collègues, parmi lesquels Steven Benner, concepteur de cet alphabet baptisé hachimoji (« huit caractères » en japonais).

Deux paires artificielles, et une lettre corrigée en route

Toute la vie connue écrit avec les mêmes quatre lettres, un code d’origine unique. Les quatre lettres ajoutées ici forment deux paires, P avec Z et B avec S, issues du système AEGIS : des nucléotides dessinés pour s’apparier entre eux sans déformer la double hélice.

La lettre Z posait un problème : l’enzyme lui mettait parfois un G en face. Les chimistes ont fabriqué une variante, Z*, en remplaçant un groupe nitro par un carboxamide, ce qui « réduit nettement » les mauvais appariements Z:G. Les auteurs préviennent que leurs taux d’erreur sont sans doute surestimés : le test force l’incorporation d’un seul nucléotide, sans le concurrent naturel qui existerait dans une cellule.

Le saut de 4 à 8 lettres date de 2019

L’alphabet à huit lettres a été présenté le 22 février 2019 dans un article de Science signé Shuichi Hoshika, Steven Benner et quatorze cosignataires : ADN hachimoji, transcription en ARN par une polymérase T7 modifiée, aptamère fluorescent au bout. En tube, déjà.

Une cellule vivante avait franchi une autre étape plus tôt. En 2014, l’équipe de Floyd Romesberg publiait dans Nature une bactérie E. coli capable de recopier un plasmide portant une paire non naturelle, à condition qu’on lui fournisse les briques par un transporteur d’algue. En 2017, la même équipe annonçait que la cellule fabriquait une protéine avec ces lettres : « C’est la première fois qu’une cellule traduit une protéine avec autre chose que G, C, A ou T », déclarait alors Romesberg.

La courbe le dit d’un coup d’œil : le nombre de lettres démontrées n’a pas bougé depuis 2019, et ce qui change en 2026, c’est l’enzyme. Le tableau situe chaque étape, tube ou cellule.

Ce que l’étude du 2 septembre ajoute est précis, et les auteurs l’écrivent sans emphase : le mécanisme de transcription de la paire P:Z par les ARN polymérases à plusieurs sous-unités, celles des cellules vivantes, « restait non caractérisé ». Ce sont les premières images de cette machine-là au travail sur une lettre artificielle.

Ce que l’étude ne fait pas

Aucune protéine n’a été produite. « La traduction des codons hachimoji en protéines reste un objectif futur », écrivent les auteurs, qui présentent leur résultat comme le prérequis : montrer qu’une polymérase cellulaire sait fabriquer cet ARN.

L’enjeu arithmétique est considérable. Un alphabet à huit lettres autorise 512 codons de trois lettres, contre 64 pour l’alphabet naturel, soit 448 combinaisons de plus selon nos calculs. Aucune n’a encore été lue par un ribosome.

Le blog Sense About Science pose la limite : « Les articles ne prétendent pas qu’un organisme à huit lettres fonctionnel a été construit », ni que l’alphabet étendu ait été utilisé dans un contexte thérapeutique. Le relais qui a fait circuler l’étude, ScienceDaily, titre pourtant que « la vie utilise 4 lettres, des scientifiques viennent d’en faire marcher 8 ».

Et si ça sortait du laboratoire ? Benner avait répondu dès 2019, dans des propos rapportés par Sci.News : « L’ADN hachimoji exige un approvisionnement constant en briques et en protéines fabriquées au laboratoire. Comme aucune n’existe à l’extérieur, il ne peut aller nulle part s’il s’échappe. » Le même verrou vaut pour la bactérie de 2017, incapable de fabriquer ses propres lettres. AAP avait raconté ce débat à propos du filtrage de l’ADN de synthèse.

Les applications citées par les auteurs restent au conditionnel : des aptamères, ces petits ARN qui se collent à une cible, pour l’imagerie moléculaire et le repérage de cellules cancéreuses. Un article compagnon paru le 12 août 2026 dans PNAS a montré la même enzyme à l’œuvre sur des paires sans liaisons hydrogène. La prochaine étape nommée par l’équipe est la traduction.

Article créé en collaboration avec l’IA.