Toute vie que nous connaissons sur Terre écrit la sienne instructions génétiques dans l’ADN avec exactement le même alphabet de quatre lettres : A (adénine), T (thymine), C (cytisine) et G (guanine). Mais et s’il y avait un ADN avec le double des lettres? Pas de science-fiction : ça existe déjà, ça s’appelle ADN Hachimoji (« huit lettres » en japonais), et a été construit en laboratoire. Contrairement à l’acide désoxyribonucléique traditionnel, il forme au total quatre paires de bases azotées : les deux paires naturelles (AT, CG) qui composent notre génome sont flanquées de deux autres paires synthétiques (BS, PZ).
L’actualité la plus récente, rapportée dans l’étude « Base structurelle de la transcription de l’alphabet hachimoji à huit lettres par l’ARN polymérase d’E. coli » publié le Communications naturellesc’est que cet ADN synthétique était lu et transcrit en ARN par une enzyme bactérienne, leARN polymérase De Escherichia colile même type de machine moléculaire que chaque cellule utilise pour « lire » ses gènes. Cela pourrait constituer une étape importante vers le fonctionnement de systèmes de vie artificielle et pourrait ouvrir la voie à des scénarios allant destockage de données numériques à la recherche de formes de vie extraterrestre basé sur une chimie différente de la nôtre.
De 4 à 8 briques : la structure stable de l’ADN Hachimoji
L’ADN présent dans toutes nos cellules est une « échelle » à double hélice dont les barreaux sont constitués de paires de bases qui sont maintenus ensemble grâce à liaisons hydrogène (faibles attractions électrostatiques entre les atomes d’hydrogène et les autres atomes) : leadénine (A) s’associe toujours avec le thymine (T), le cytosine (C) toujours avec le guanine (G).
En 2019 une équipe dirigée par Steven Benner et Shuichi Hoshika (Fondation pour l’évolution moléculaire appliquéeFloride) publié sur Science la création d’un système huit lettres: quatre bases synthétiques s’ajoutent aux quatre bases naturelles, appelées P., Z, B Et Squi s’accouplent respectivement P avec Z Et B avec S. Pour garantir que ces bases se reconnaissent de manière unique, les chercheurs ont conçu leur structure en réorganisant la disposition des atomes donneurs et accepteurs d’hydrogène.
Grâce à la cristallographie aux rayons X, les chercheurs ont démontré que ces molécules artificielles ils ne déforment pas l’architecture de la double héliceen gardant intactes les proportions de l’ADN standard. Cette stabilité structurale est fondamentale et répond au principe du « cristal apériodique » théorisé par Erwin Schrödinger en 1944 : pour conserver l’information biologique, une molécule doit pouvoir varier librement sa séquence tout en conservant un cadre géométrique rigoureux et régulier. Si les bases synthétiques avaient déformé l’hélice, l’ADN serait devenu instable et du tout illisible pour les enzymes cellulaires. Mais en préservant sa géométrie exacte, ce système artificiel s’est révélé compatible avec les mécanismes de la biologie que nous connaissons déjà.
Les nouvelles études : transcription via E. coli
Jusqu’à présent, l’alphabet Hachimoji n’avait été transcrit avec succès que par l’ARN polymérase du bactériophage. T7une enzyme à sous-unité unique très simple. Le ARN polymérases cellulaires qui transcrivent les gènes des bactéries, des plantes et des animaux sont des complexes multi-sous-unités dotés de mécanismes de contrôle qualité beaucoup plus stricts.
Une étude publiée en 2026 sur Communications naturelles du groupe de Dong Wang (Université de Californie à San Diego)en collaboration avec Benner lui-même, a démontré que l’ARN polymérase de E. coli est capable de transcrire efficacement la paire P:Zajoutant ainsi un deuxième morceau (après le couple B:S, déjà caractérisé dans un travail précédent du même groupe) à la transcription de l’ensemble de l’alphabet de huit lettres par une enzyme cellulaire. Grâce à des structures obtenues par cryoscopie électronique (cryo-EMune technique qui permet de « photographier » des protéines congelées à une résolution proche de l’atome), les chercheurs ont observé que la paire P:Z, une fois chargée dans le site actif de l’enzyme, induit le même changement conformationnel que celui observé lorsque l’enzyme incorpore des bases naturelles. En pratique, pour la polymérase, P et Z sont presque impossibles à distinguer d’une paire G:C normale.
La base Z, cependant, due à un groupe chimique nitro (-NO₂) avait tendance à perdre un proton et à prendre une forme qui imite le cytosineen s’associant par erreur avec le guanine naturel. Pour corriger cette faille, l’équipe a synthétisé un variante appel Z*dans lequel le groupe nitro est remplacé par un groupe carboxamide. Cette intervention a rendu la perte du proton beaucoup plus improbable en réduisant les erreurs d’appariement.
Stockage de données et recherche spatiale : à quoi ça sert
Tout cela est très curieux et intéressant, mais quelles pourraient être les véritables applications de l’ADN Hachimoji ? Les auteurs de la recherche expliquent que les applications les plus concrètes se trouvent dans le monde de aptamères: petites molécules d’ADN ou d’ARN capables de se lier avec une grande spécificité à une cible, notamment des protéines, un peu à la manière d’un anticorps. L’alphabet à six et huit lettres a déjà permis de développer ces structures (Classeurs Aegis) avec des capacités de liaison supérieures à celles obtenues avec l’ADN à quatre lettres seul. Des travaux antérieurs cités par l’équipe de Wang décrivent des aptamères à six lettres conçus pour cibler sélectivement cellules cancéreuses du foie. Parmi les principaux objectifs futurs figure la traduction de l’ARN Hachimoji en protéines.
De plus, un alphabet génétique plus riche signifie pouvoir coder plus d’informations dans le même espace physique. Avec quatre lettres supplémentaires, le nombre de séquences possibles augmente, ce qui fait de cet alphabet un candidat au stockage de données haute densité. Enfin, si une information génétique stable lisible par une enzyme cellulaire peut être basée sur un alphabet chimique différent de celui de la Terre, alors les critères avec lesquels nous recherchons des traces de vie ailleurs dans l’univers ne se limiteront peut-être pas à la recherche de « notre » ADN.