Drew Berry: Animations de biologie invisible

Ce que je vais vous montrer ce sont les étonnantes machines moléculaires qui créent le tissu vivant de votre corps. Les molécules sont vraiment minuscules. Et par minuscules je veux dire vraiment minuscules. Elles sont plus petites que la longueur d’onde de la lumière, il n’y a donc pas moyen de les observer directement. Mais grâce à la science, nous avons une idée de ce qui se passe au niveau moléculaire. Ce que nous pouvons donc faire c’est vous raconter les molécules, mais il n’y a pas moyen de vous montrer directement les molécules.

Une façon de résoudre le problème est de dessiner. Cette idée n’est pas nouvelle. Les scientifiques ont toujours créé des images selon leur pensée et leur parcours de découvertes. Ils dessinent ce qu’ils observent avec les yeux, avec les technologies comme les télescopes et les microscopes, et également ce qu’ils pensent et leur vient à l’esprit. J’ai pris deux exemples célèbres, parce qu’ils expriment la science à travers l’art.

Et je commence avec Galileo qui a utilisé le premier télescope au monde pour observer la Lune. Il a transformé notre connaissance de la Lune. Au 17° siècle, on voyait la lune comme une sphère céleste parfaite. Mais ce que Galileo a vu c’est un monde aride et rocheux qu’il a exprimé à travers ses aquarelles.

Un autre scientifique avec de grandes idées, la vedette de la biologie, c’est Charles Darwin. Et avec sa célèbre note sur son carnet, il a commencé en haut à gauche avec, « Je pense, » et ensuite il ébauche le premier arbre de la vie, qui est l’idée qu’il se fait de comment les espèces qui vivent su Terre, sont liées à travers l’évolution historique -- l’origine des espèces à travers la sélection naturelle et les différences avec une population ancestrale.

Même en tant que scientifique, j’assistais à des conférences de biologistes moléculaires et je les trouvais complètement incompréhensibles avec tout ce langage technique sophistiqué et ce jargon qu’ils utilisaient pour décrire leur travail, jusqu’à ce que je tombe sur les œuvres de David Goodsell, qui est biologiste moléculaire au Scripps Instistute. Et dans ses images, tout est précis et à l’échelle. Et son travail a éclairé pour moi ce qu’est le monde moléculaire en nous.

Donc voici une section du sang. En haut à gauche, vous avez cette zone jaune-vert. La zone jaune-vert ce sont les liquides du sang, essentiellement de l’eau, mais aussi des anticorps, des sucres, des hormones, ce genre de choses. Et la zone rouge c’est une section de globule rouge. Et ces molécules rouges c’est l’hémoglobine. Elles sont vraiment rouges : c’est ce qui donne la couleur à votre sang. Et l’hémoglobine agit comme une éponge moléculaire, elle absorbe l’oxygène dans vos poumons et le transporte dans d’autres parties du corps.

Je me suis beaucoup inspiré de cette image il y a plusieurs années, et je me suis demandé si l’on pouvait utiliser l’infographie pour représenter le monde moléculaire. A quoi cela ressemblerait-il? Et voila comment j’ai commencé. Voyons voir.

Voici l’ADN dans sa forme classique en double hélice. Et ça vient d’une cristallographie aux rayons X, c’est une représentation très précise de l’ADN. En déroulant la double hélice et en ouvrant les deux filaments, vous voyez ces choses qui ressemblent à des dents. Ce sont les lettres du code génétique, les 25 000 gènes qui sont écrits dans votre ADN. Voici ce dont ils parlent -- le code génétique – voilà ce dont ils parlent. Mais je veux vous parler d’un autre aspect de la science de l’ADN, c'est-à-dire la nature physique de l’ADN. Ces deux filaments se dirigent dans deux directions opposées pour des raisons que je ne vais pas expliquer maintenant. Mais, physiquement ils se dirigent dans deux directions opposées, ce qui crée certaines complications pour vos cellules vivantes, comme vous allez le voir, plus particulièrement quand l’ADN est copié.

Ce que je vais vous montrer c’est une représentation précise de la reproduction de l’ADN qui se passe à l’intérieur de votre corps, du moins selon la biologie de 2002. L’ADN rentre dans la ligne de production par le côté gauche, il rencontre cette collection, ces machines biologiques en miniature, qui démontent les filaments de l’ADN et en font une copie. Donc l’ADN rentre, il touche cette structure bleue en forme de beignet qui le déchire en deux filaments. Un filament peut être copié directement, et vous voyez ces choses qui se rembobine là en bas. Mais tout n’est pas aussi simple pour cet autre filament parce qu’il doit être recopié à l’envers. Il est donc rejeté à plusieurs reprises dans ces boucles et recopié une section à la fois, créant ainsi deux molécules d’ADN.

Vous avez des milliards de machines comme celle-ci qui sont à l'oeuvre dans votre corps, qui font des copies de votre ADN dans tous les détails. C’est une représentation exacte et à la bonne vitesse de se qui se passe à l’intérieur de vous. J’ai omis la correction des erreurs et un tas d’autres choses. C’était un travail d’il y a quelques années. Merci.

C’est un travail d’il y a quelques années, mais ce que je vais vous montrer ensuite c’est de la science moderne, de la technologie moderne. Encore une fois nous commençons avec l’ADN. Et il gigote et se tortille parce qu’il est entouré d’une soupe de molécules, dont je me suis débarrassé pour que vous puissiez voir. L’ADN mesure à peu près deux nanomètres, ce qui est vraiment minuscule. Mais dans chaque cellule, chaque filament d’ADN est long de 30 à 40 millions de nanomètres. Pour tenir en ordre l’ADN et réguler l’accès au code génétique, il est enveloppé de ces protéines violettes -- ou c’est plutôt moi qui les ai étiquetées en violet. C’est emballé et empaqueté. Tout ce champ de vision est un seul filament d’ADN. Cet énorme paquet d’ADN s’appelle un chromosome. Et nous reviendrons dans une minute sur les chromosomes.

Nous nous dégageons, nous zoomons en arrière à travers un pore nucléaire, qui est l’entrée vers ce compartiment qui contient tout l’ADN qui s’appelle noyau. Tout ce champ de vision c’est un semestre entier de biologie et je n’ai que 7 minutes. Nous ne pourrons donc pas le faire aujourd’hui ? Non, on me dit « Non ».

Voici ce à quoi ressemble une cellule vivante sous la lumière d’un microscope. Et on a accéléré la vidéo, voilà pourquoi vous la voyez bouger. L’enveloppe nucléaire tombe. Ces choses en forme de saucisses sont les chromosomes, et nous allons les examiner. Ils passent à travers cette ouverture qui se concentre sur ces petits points rouges. Quand la cellule se sent prête, elle déchire le chromosome. Une partie de l’ADN va d’un côté, l’autre côté prend l’autre partie de l’ADN -- des copies identiques de l’ADN. Et ensuite la cellule se divise en deux au milieu. Et encore une fois, vous avez des milliards de cellules soumises à ce processus dans votre corps.

Nous allons revenir en arrière et nous concentrer sur les chromosomes et regarder sa structure et la décrire. Encore une fois, nous sommes au moment crucial. Les chromosomes s’alignent. Si nous isolons un seul chromosome, nous allons le sortir et regarder sa structure. C’est une des plus grandes structures moléculaires qui existent, du moins d’après ce que nous avons découvert. Voici un seul chromosome. Vous avez deux filaments d’ADN dans chaque chromosome. L’un est enfermé dans une saucisse. L’autre filament est enfermé dans l’autre saucisse.

Ces choses qui ressemblent à des poils qui dépassent sur le coté ce sont les échafaudages dynamiques de la cellule. Ça s’appelle des microtubules. Le nom n’est pas important. Mais nous allons nous concentrer sur cette zone rouge – je l’ai marqué en rouge ici -- c’est l’interface entre l’échafaudage dynamique et les chromosomes. C’est évidement central pour le mouvement des chromosomes. Nous n’avons aucune idée de comment il peut faire ce mouvement.

Nous étudions cette chose qui s’appelle globe cinétique depuis une centaine d’année, très intensément, et nous commençons tout juste à découvrir ce que c’est. Il est fait de 200 différents types de protéines, des milliers de protéines au total. C’est un système de transmission du signal. Il transmet un signal chimique en disant au reste de la cellule quand il est prêt, quand il sent que tout est aligné et prêt à partir pour la séparation des chromosomes. Il est capable de s’accoupler aux microtubules qui s’agrandissent et se réduisent.

Il est impliqué dans la croissance des microtubules, et il est capable de s’accoupler avec eux de façon transitoire. C’est également un système sensible à l’attention. Il est capable de sentir quand la cellule est prête, quand le chromosome est positionné correctement. Il devient vert ici parce qu’il sent que tout va bien. Et vous voyez, il y a un tout dernier petit bout qui reste encore rouge. Et il est reparti par les microtubules. C’est le système de transmission du signal qui envoie le signal d’arrêt. Et il est reparti. C’est mécanique. C’est de l’horlogerie moléculaire.

Voilà comment ça marche à l’échelle moléculaire. Avec une petite merveille moléculaire pour les yeux, nous avons la kinésine, ce sont les oranges. Il y a un tout petit transporteur de molécules qui part d’un côté. Et voici les dynéines. Elles portent le système de transmission. Elles ont de longues jambes, elles peuvent donc contourner les obstacles et ainsi de suite. Encore une fois, tout nous vient de la science avec précision. Le problème c’est que nous ne pouvons vous le montrer différemment.

Explorer à la frontière de la science, à la frontière de la compréhension humaine, c’est hallucinant. Découvrir tout ça est certainement une agréable motivation pour faire de la science. Mais pour la plupart des chercheurs médicaux... faire des découvertes c’est simplement une étape le long du parcours vers de grands objectifs : éradiquer les maladies, éliminer la souffrance et la misère causées par les maladies et sortir les gens de la pauvreté.

Merci.

(Applaudissements)