Une bactérie travailleuse à la chaîne : Thermus aquaticus

Ce soir vous avez mal à la tête et des frissons. Une bonne nuit et cela ira mieux. Non, le lendemain gros coup de fatigue et petite toux sèche. Serait-ce le sournois SARS-Cov2 ? Vous filez au laboratoire d’analyses. On vous passe un écouvillon dans le nez et vous apprenez que le diagnostic par PCR vous sera signifié sous 24 heures. 

Désolé de vous ramener au coronavirus, mais il offre l’opportunité d’évoquer une sympathique bactérie, Thermus aquaticus. Pour la découvrir, expliquons ce qui se cache derrière le sigle PCR. Le nom complet de la PCR est « Polymerase Chain Reaction », en français « réaction en chaîne par polymérase ». Pas beaucoup plus clair. D’abord, polymériser, c’est attacher ensemble de nombreuses fois des éléments semblables. Mais polymériser quoi ? De l’ADN.

Qui polymérise ? Des enzymes spéciales appelées polymérases. Pourquoi « réaction en chaîne » ? La réaction de polymérisation de l’ADN dont il est question va se répéter cycliquement dans un tube. En fait, la PCR est une sorte de photocopieuse à ADN. Le premier cycle donne deux copies, on passe à quatre avec le deuxième, puis huit, seize, trente-deux, etc. 

Les chaînes d’ADN sont faites d’une suite de motifs un peu comme les lettres d’une phrase dans un livre. Beaucoup de ces phrases sont typiques d’une espèce. Si l’on demande à une polymérase de recopier des phrases d’ADN du SARS-Cov2 dans un tube contenant le prélèvement d’un patient, et qu’elle accepte de faire le boulot, alors c’est que le patient est porteur du virus. 

Si elle refuse de faire le job, c’est qu’il n’y avait pas de SARS-Cov2 dans l’échantillon et le patient peut repartir tranquille. Bref, la polymérase sert de mouchard en réussissant ou pas à copier l’ADN qu’on lui dit de copier. 

Bosser dans la chaleur ? Pas de soucis. 

Seulement voilà, les enzymes les plus courantes travaillent à des températures modérées vers 30°C, tandis que l’ADN n’est copiable qu’à partir de 70°C, température qui, en quelque sorte, permet d’ouvrir le livre à la bonne page. 

Recopier de l’ADN, suppose un jeu de yoyo avec la température : chauffer à 70°C pour que l’ADN s’ouvre, redescendre rapidement à 30°C pour que l’enzyme puisse recopier avant que l’ADN ne se referme, puis re-chauffer, puis rebaisser, etc. Fastidieux et peu efficace. 

C’est là qu’intervient Thermus aquaticus, notre bactérie découverte en 1969 dans les sources chaudes et les geysers du Yellowstone. Comme son nom l’indique, elle vit au chaud, jusqu’à 85°C, et ses enzymes sont habituées à être actives vers 72°C. Si l’on demande à une polymérase de Thermus aquaticus de travailler à 72°C, pas de problème : l’ADN reste ouvert et l’enzyme peut le recopier en flux tendu. La polymérase de Thermus, appelée Taq-polymérase, est donc un petit bijou car on a besoin de millions de copies pour détecter un virus ou identifier une espèce avec certitude. 

Mais au fait… La PCR ne vous intéresse pas. Vous vouliez seulement savoir si vous étiez malade de la Covid-19. Allez… les résultats sont tombés : fausse alerte, vous pouvez rentrer chez vous soigner votre gros rhume en remerciant la bactérie du Yellowstone.