L'équipe iGEM de la KU Leuven s'occupe de diriger l'ADN des cellules végétales avec une évolution ciblée. Mais comment voient-ils exactement ce qu'il y a dans tout ce liquide transparent ? Les biologistes sont passés maîtres dans l'art de rendre visible l'invisible.
« C'est juste de l'eau », dit Sarah en ajoutant le liquide dans le tube à essai avec une pipette. C'est une réponse réciproque à mes questions. Chaque fois que je veux connaître le contenu d'un liquide, il s'avère que ce n'est que de l'eau.
Heureusement, cela ne vient pas de moi, mais principalement du fait que les biologistes travaillent avec des substances qui se distinguent à peine les unes des autres. "La plupart des substances en biologie moléculaire sont des liquides transparents", ajoute Sarah.
"La plupart des substances en biologie moléculaire sont des liquides transparents." Sarah Vorsselmans (iGEM, KU Leuven)
Sarah Vorsselmans est membre de l'équipe iGEM de la KU Leuven, un groupe d'étudiants participant à un concours international de biologie synthétique. Dans un article précédent, j'ai écrit sur leur projet d'appliquer l'évolution dirigée aux cellules végétales.
Ces élèves doivent également travailler avec des liquides qui se distinguent à peine les uns des autres. Bien qu'ils n'arrêtent pas d'en parler, je n'ai jamais rencontré d'ADN, de bactéries ou de plasmides en laboratoire. Seuls certains liquides sont chauffés et mélangés. Pourtant, ils parlent de ces liquides comme s'ils étaient sûrs de leur identité, alors que je continue à deviner.
La science parle souvent de choses invisibles :bactéries, gènes, mais aussi atomes ou ondes gravitationnelles. Un débat majeur au sein de la philosophie des sciences porte sur le moment où il est justifié de prendre ces entités théoriquement postulées pour réelles et dans quels cas elles ne sont que des fictions utiles.
En 1931, par exemple, la revue Science un article du biologiste français Maurice Caullery, dans lequel il soutenait que les "gènes" ne sont rien de plus qu'un modèle utile, sans valeur réelle. "Ils permettent l'expérimentation et la prédiction, et cela justifie leur utilisation", écrit Caullery, "mais rappelez-vous, ce ne sont que des symboles."
La littérature philosophique sur le « réalisme » des entités scientifiques est vaste. Mais souvent, cela part d'une simple frontière entre ce que vous pouvez voir et ce que vous devez supposer sur la base d'arguments.
Mon expérience avec l'équipe d'étudiants iGEM montre quelque chose de différent :en pratique, la frontière entre le visible et l'invisible n'est pas figée. Les élèves s'efforcent de rendre observables les choses postulées.
Les biologistes sont passés maîtres dans l'art de les rendre visibles en ajoutant quelque chose qui donne de la couleur à ces liquides transparents
En d'autres termes, les biologistes sont passés maîtres dans l'art de rendre les choses visibles. Cela se fait souvent en ajoutant des substances supplémentaires, qui donnent de la couleur aux liquides transparents. La motivation est également de nature pratique :les expériences consistent souvent en d'innombrables étapes. Il est alors utile de savoir si quelque chose s'est mal passé lors d'une étape intermédiaire. Mais vous ne voyez pas cela quand tout ressemble à de l'eau transparente.
En août, Vitor Pinheiro, le professeur qui supervise l'équipe, m'a d'abord expliqué EvolvR. L'équipe veut s'en servir pour se mettre au travail avec l'évolution contrôlée des cellules végétales. En toute honnêteté, je m'attendais à ce qu'EvolvR soit une machine de taille moyenne, avec toutes sortes de boutons et de lumières. Mais quand Sarah me l'a montré pour la première fois, c'était encore un microtube avec un liquide transparent.
EvolvR est le nom d'une combinaison de substances et d'enzymes, dont une variante du célèbre CRISPR-cas9, qui permet aux biologistes de couper l'ADN des cellules de manière ciblée. Ensuite, lorsque la cellule veut réparer l'ADN, suffisamment d'"erreurs" se produisent, provoquant des variations génétiques. C'est sur cette variation génétique que les biologistes sélectionnent ensuite les variants qu'ils souhaitent.
Je m'attendais à ce qu'EvolvR soit une machine de taille moyenne, mais quand Sarah me l'a montré, c'était un microtube avec un liquide transparent
Mais tout ce processus se déroule dans un liquide transparent. Comment savoir si EvolvR fonctionne ? Pour ce faire, les élèves utilisent un gène qui produit la protéine fluorescente verte (GFP). Contrairement aux autres gènes, la présence du gène GFP est facilement visible :il émet de la lumière sous les rayons ultraviolets.
Vika Belousova et un autre membre de l'équipe montrent comment ils fonctionnent. Ils utilisent en fait la GFP à l'envers :en partant des cellules porteuses du gène GFP, ils les détruisent ensuite. EvolvR est ensuite ajouté pour les restaurer.
Si EvolvR est effectivement présent, le gène GFP de certaines cellules sera réparé et recommencera à donner de la lumière. EvolvR se montre donc indirectement aux biologistes.
Un principe similaire a également été utilisé avec les cellules végétales de Dries. Dries Oome, un autre membre de l'équipe iGEM, a tenté d'isoler une couche spécifique de cellules souches dans la plante. Mais comment savoir si ce sont les bonnes cellules ? Là aussi, Dries a utilisé le pouvoir des couleurs.
Puis enfin la teinture commandée A son arrivée, Dries était donc très enthousiaste. Enfin, il a pu voir les cellules souches. En biologie, de telles taches souvent utilisé pour tacher des choses autrement invisibles (pour tacher †
Lorsque la teinture commandée est finalement arrivée, Dries était très enthousiaste. Enfin, il put voir les cellules souches.
C'était aussi un test négatif :la substance qui provoque le "boisement" des plantes, la lignine, devient rouge lorsqu'elle entre en contact avec cette tache. Mais Dries recherchait précisément des cellules souches qui ne sont pas encore différenciées et ne produisent donc pas de lignine. Une tige rouge signifiait qu'il s'agissait des mauvaises cellules. S'il reste vert, en revanche, il s'agit probablement de cellules souches.
De nos jours, les tissus ne sont pas seulement rendus visibles pour et par les gens, mais aussi pour et par les machines. Un exemple est le spectromètre qui mesure la concentration d'ADN dans un échantillon. Cela aussi ne se voit pas à l'œil nu.
Le spectromètre détermine la concentration par observation lumineuse :il mesure la quantité de lumière que l'échantillon laisse passer, en déduit la quantité absorbée par la substance, et donc la quantité d'ADN qui y est concentrée. En d'autres termes :l'ADN doit aussi être rendu visible pour une machine. Cette machine nous transmet ensuite les informations via un graphique pratique ou un numéro sans ambiguïté.
La visualisation est également souvent sous-traitée à des entreprises. De nos jours, les biologistes universitaires, par exemple, ne décryptent plus le code d'un morceau d'ADN précis qu'ils recherchent, mais font appel à des sociétés spécialisées pour cela.
La seule exigence est d'envoyer un petit tube transparent à l'entreprise. Le lendemain, vous pouvez vous attendre à un e-mail avec le code exact de l'échantillon. Mais ces entreprises ont également du mal à rendre les choses visibles. Ils résolvent généralement cela via le séquençage sanger méthode. Cette méthode « colore » également l'ADN.
L'ADN se compose de deux brins connectés avec un code de quatre « lettres » (A, T, G et C). La méthode essaie de lire ce code en brisant d'abord le double brin de l'ADN. Ces brins sont ensuite reconstruits par une enzyme ajoutée (polymérase) via des lettres simples (ajoutées), pour lesquelles l'un des brins divisés est utilisé comme «modèle». Cependant, cela est arrêté au moyen de lettres d'arrêt fluorescentes.
Ces lettres d'arrêt sont des variantes des quatre lettres, mais chacune avec sa propre couleur fluorescente. De plus, ils ont la propriété d'arrêter le processus de réparation. Vous vous retrouvez avec une collection de brins d'ADN de toutes longueurs, chacun se terminant par l'une de ces lettres d'arrêt fluorescentes. Si vous triez ces pièces par longueur, la séquence de couleurs indique le code :vert pour A, rouge pour T, etc.
Il vaut donc mieux comprendre la science non pas comme parlant d'entités théoriques invisibles, mais plutôt comme rendant les choses visibles. Les biologistes sont passés maîtres dans l'art d'introduire dans notre environnement des processus subtils dont nous ne serions pas conscients autrement. Ils utilisent l'homme et la machine pour magnifier des différences autrement invisibles et les traduire en distinctions qu'un œil humain peut remarquer.
Plutôt que l'image du scientifique avec la tête dans les nuages, une image plus appropriée est celle d'un bon dégustateur
Plutôt que l'image du scientifique avec la tête dans les nuages, une image plus appropriée est celle d'un bon dégustateur :des sens exercés, stimulés par d'innombrables machines, capables d'être affectés par des différences subtiles que nous oublions différemment. Un corps scientifique aussi formé ouvre une palette de couleurs et de saveurs dans ce qui autrement semblait être une eau trouble.
