A l’occasion de ses 10 ans, l’Institut suisse de bioinformatique vous propose une balade le long du génome humain. Du 1er au 30 septembre 2008, 23 chromosomes vous raconteront le monde minuscule des gènes et des protéines ainsi que celui toujours grandissant de la bioinformatique. Et pour attiser la curiosité des plus petits, un jeu de piste les fera courir d’un chromosome à l’autre en leur faisant palper ainsi, du bout de leurs pieds, la complexité d’un univers invisible à nos yeux.

La vie de notre corps est rythmée par le renouvellement de nos cellules. Et la vie des cellules suit la cadence donnée par les protéines. Molécules ouvrières, les protéines naissent, agissent puis disparaissent. Certaines sont pour ainsi dire immortelles tandis que d’autres ne vivent que l’espace d’un instant. Sur ce stand, les chercheurs de l’ISB proposent au public de palper les particularités de quelques protéines et leur relation avec le temps qui passe. Venez découvrir!

Depuis près de trente ans, le geste est le même. Au printemps, nous avançons nos cadrans d’une heure puis nous les retardons d’autant à l’automne. Instaurée pour réduire les besoins en éclairage, l’heure d’été est aujourd’hui controversée pour diverses raisons. En particulier, ce léger décalage horaire n’est pas anodin pour notre organisme. Plusieurs jours lui sont souvent nécessaires pour s’adapter au nouveau rythme. Pourquoi ? Les activités de notre organisme telles que dormir ou manger suivent la cadence d’une horloge interne, celle de notre horloge biologique, dont les rouages complexes obéissent à de nombreuses protéines. [PDF]

L’heure d’été

L’heure d’été fut mise en vigueur en Suisse en 1981. L’idée remonte cependant à bien longtemps. Célèbre pour son invention du paratonnerre, l’Américain Benjamin Franklin (1706-1790) expose en 1784 la possibilité d’économiser de l’énergie en décalant les horaires par rapport au soleil. Le concept fait son chemin et prend corps au début du XXème siècle en Allemagne pour s’étendre dans l’Union Européenne au début des années 1980. Dans une exigence d’unifier les horaires européens, la Suisse fut contrainte d’adopter l’heure d’été malgré une votation contre en 1978. Depuis 1996 le passage à l’heure d’été s’opère, désormais en Europe, le dernier dimanche de mars et le retour à l’heure d’hiver le dernier dimanche d’octobre.

Une heure de plus ou de moins pourrait passer inaperçue dans le déroulement de nos journées. C’est ce que l’on a cru pendant longtemps. Pourtant les enfants et les personnes âgées y sont généralement sensibles et souffrent souvent de troubles du sommeil dans la période qui suit le changement d’heure. Dans l’objectif d’évaluer de tels effets sur l’organisme, l’Union Européenne vient de lancer un vaste projet d’étude. D’ores et déjà, les chercheurs ont conclu que le passage à l’heure d’été est plus délicat que le retour à celle d’hiver et qu’il perturbe particulièrement le rythme de vie des "couches-tard". Ces derniers tardent encore davantage à se glisser dans leurs draps l’été alors que leurs obligations sociales et professionnelles les contraignent à se lever toujours à la même heure.

"Tic…tac", fait notre organisme

Notre journée suit en effet une cadence rigoureuse. Au point du jour, nous nous levons et nous nous préparons. Puis nous vaquons à nos diverses occupations agréablement ponctuées par des repas réguliers. En fin de journée, la tombée de la nuit nous pousse doucement dans notre lit où nous succombons au sommeil. Le lendemain matin, une nouvelle journée s’éveille. Entre temps il s’est écoulé exactement vingt-quatre heures. Ce n’est pas un hasard. Vingt-quatre heures est le temps nécessaire à la Terre pour effectuer un tour complet sur elle-même. C’est l’alternance du jour et de la nuit, conséquence de la rotation terrestre, qui synchronise nos rythmes d’activités et de sommeil.

La succession de périodes lumineuses et obscures a incontestablement exercé un rôle dans l’évolution des formes de vie, du plus simple organisme à l’être humain. La survie des espèces est pour le moins indissociable de leur environnement. Les plantes génèrent leur énergie à la lumière du jour tandis que les animaux adaptent leur quête de nourriture selon son accessibilité dans la journée. On pensait, il y a plusieurs siècles, que ces comportements circadiens – du latin circa diem, environ un jour – étaient soumis à une force électromagnétique externe. L’hypothèse d’une dynamique interne émerge, bien plus tard, suite à une observation de l’astronome français Jean-Jacques d’Ortous de Mairan en 1729. Les feuilles de son mimosa, cultivé dans sa cave et de la sorte privé de lumière, se plient et se déplient journellement. Il en tire la conclusion que les êtres vivants, tout au moins les plantes, ont une horloge interne indépendante du soleil et fonctionnant sur environ vingt-quatre heures.

Qu’en est-il des êtres humains ? Possèdent-ils eux aussi un "tic-tac" interne ? Quelques personnes se sont prêtées à des expériences dites "hors du temps". L’un d’entre eux, le spéléologue Michel Siffre, a passé quelques semaines puis quelques mois dans une grotte à l’obscurité et en l’absence de tout indice temporel et sonore. Grâce aux informations transmises aux scientifiques – prises des repas, périodes de sommeil – il a été observé un phénomène spectaculaire : le rythme éveil/sommeil des personnes isolées se décale progressivement par rapport au cycle jour/nuit. Et pour cause, notre métronome intérieur bat spontanément la mesure non pas en 24 heures comme on se l’imaginait, mais entre 24,2 et 25,5 heures. Cette différence d’apparence insignifiante signifie par exemple qu’un rythme de 24 heures et 30 minutes transformerait, en trois semaines seulement, l’activité diurne d’un individu en une activité nocturne !

Des hauts et des bas

En 24 heures, notre organisme accomplit de nombreuses tâches qui échappent à notre volonté. Il contrôle notre température, stimule la sensation de faim, digère. La fonction de l’horloge interne, aussi appelée horloge biologique, est précisément de coordonner les grands processus physiologiques avec les différents moments de la journée. La température corporelle, la libération d’hormones, le sommeil, le métabolisme, l’activité cardiovasculaire et le transit intestinal subissent en effet tous des fluctuations au cours de la journée (fig.1).

Fig.1 Fluctuations de quelques-unes de nos activités biologiques au cours de la journée.

A titre d’exemple, la température du corps atteint son minimum – proche de 36°C – justement lorsque nous dormons, durant la nuit. Et, avis aux amateurs de la sieste, elle diminue aussi en début d’après-midi, bien que dans une moindre mesure, ce qui expliquerait en partie l’engourdissement "physique et cérébral" ressenti à ce moment de la journée.

Plus surprenantes encore sont les oscillations du niveau sanguin de certaines hormones. C’est le cas de la mélatonine et de l’hormone de croissance. La mélatonine est souvent dénommée l’hormone du sommeil car sa sécrétion accompagne le repos nocturne. Synthétisée par une petite structure cérébrale – la glande pinéale – elle est libérée dans la circulation sanguine dès que la lumière décline, et en disparaît au lever du jour lorsque l’organisme se "remet en route". L’hormone de croissance, elle, joue un rôle indispensable dans la croissance des os et des muscles de nos enfants, et assure une fonction essentiellement réparatrice chez l’adulte. Etonnamment, cette protéine est secrétée uniquement en début de nuit lors du sommeil profond.

Une symphonie d’horloges

Comment fonctionne notre horloge biologique pour être aussi précise ? Les chercheurs ont découvert à ce jour qu’il n’existait pas une horloge unique mais une foultitude de montres qui trottaient dans notre corps. En réalité l’horloge biologique réside au cœur-même de chacune de nos cellules. Toutes battent la mesure. Mais tout comme les musiciens évitent la cacophonie en suivant la baguette du chef d’orchestre, les cellules se calent sur le tempo imposé par deux minuscules structures cérébrales. Ce sont les noyaux suprachiasmatiques (NSC), situés à la base de l’hypothalamus et au-dessus du croisement des deux nerfs optiques – zone baptisée chiasma optique, qui est à l’origine du nom des noyaux (fig.2).

Fig.2 Les noyaux suprachiasmatiques sont le chef d’orchestre de l’horloge biologique.

L’horloge centrale que sont les NSC conserve jour après jour une remarquable régularité. Aucune horloge n’étant parfaite, les NSC doivent être ré-ajustés quotidiennement afin de maintenir leur niveau de haute précision. Comment ? Les neurones qui les composent re-synchronisent leur activité grâce à la rétine qui les informe continuellement de la luminosité ambiante. Ainsi notre horloge biologique tourne en 24 heures et non en 25 heures comme le dicterait son rythme spontané.

24 heures dans la vie d’une cellule

Quels mécanismes moléculaires animent l’horloge biologique ? La réponse est loin d’être simple. Ses rouages sont faits de protéines dont les interactions sont complexes. Les premières protéines identifiées furent mises au jour chez la mouche au début des années 1970. A la fin des années 1990, les protéines analogues chez l’être humain furent isolées dans les neurones des noyaux suprachiasmatiques. Bien que les mécanismes élucidés révèlent des différences sensibles entre les espèces, l’horloge fonctionne chez tous grâce à une boucle de rétrocontrôle négatif. Ce processus à la dénomination barbare est très fréquent et permet de réguler finement les activités cellulaires. Son fonctionnement de base est le suivant : certaines protéines contrôlent leur activité en freinant leur propre synthèse.

La boucle commence dans le noyau de la cellule par l’action de la protéine clock (fig.3). Cette dernière a une fonction d’interrupteur. En remaniant la structure de l’ADN et plus précisément en modifiant les histones – protéines associées à l’ADN – elle autorise la lecture de certains gènes impliqués dans les rythmes biologiques. Cependant elle n’agit pas seule mais en se liant à une autre protéine, bmal1, qu’elle modifie également. Ensemble, les deux protéines "activent" divers gènes dont ceux renfermant la recette de fabrication de deux familles de protéines clés : les protéines per (per1, per2 et per3) et les protéines cry (cry1 et cry2).

Une fois synthétisées hors du noyau, per et cry s’assemblent grâce à leurs domaines PAS qui les rapprochent à la manière d’une bande velcro. Stabilisé par leur union, le couple per/cry revient là où leur production a commencé, c'est-à-dire dans le noyau. Leur fonction est d’interagir avec clock et son partenaire dont ils neutralisent l’activité. La conséquence immédiate est l’inhibition de la lecture des gènes de per et cry. Ainsi se crée la boucle de rétrocontrôle négatif : les protéines per et cry viennent s’opposer à leur propre synthèse. Aussi, progressivement et comme toute autre protéine, les complexes per/cry se dégradent à la différence qu’ils ne seront pas remplacés. A terme, leur taux devient si faible qu’ils ne bloquent plus clock et bmal1. Incidemment l’inhibition de la fabrication de per et cry est levée et leur production reprend. Une nouvelle boucle démarre. Depuis le début du processus, il s’est écoulé environ 24 heures. C’est ce qui en fait sa caractéristique, une particularité d’autant plus surprenante que généralement la durée des boucles de ce genre est de l’ordre de la minute voire de la milliseconde.

Fig.3 Mécanisme moléculaire de l’horloge biologique. Pour voir une animation du mécanisme, cliquer ici.

Décalages horaires

La "pulsation" des protéines à l’intérieur des noyaux suprachiasmatiques met au pas tout l’organisme. Comment cette horloge centrale synchronise-t-elle toutes les autres horloges situées dans les organes périphériques ? Relativement peu d’informations sont décrites à ce sujet. On sait toutefois que la synchronisation peut s’effectuer rapidement lorsqu’elle emprunte la voie nerveuse, ou bien plus lentement si elle engage des hormones. Cela suffit-il à expliquer par exemple les effets du décalage horaire ? En partie, oui. L’horloge centrale étant entraînée par la lumière, elle va s’adapter rapidement aux indices lumineux du nouveau fuseau horaire. Cependant les signaux qu’elle transmet aux horloges périphériques les atteignent avec un délai plus ou moins long. Le déphasage qui en résulte serait à la source des caractéristiques troubles du sommeil et digestifs. Quelques jours plus tard, toutes les horloges se sont resynchronisées et les symptômes envolés.

Les troubles du sommeil liés à l’horloge biologique ne sont pas l’exclusivité des vols intercontinentaux. Des dysfonctionnements moléculaires très rares de l’horloge interne peuvent malheureusement bouleverser le rythme du sommeil au point de le décaler par rapport au cycle jour/nuit, ce qui n’est pas sans conséquence d’un point de vue social. Une mutation dans le gène de per2 cause le "familial advanced sleep-phase syndrome" – le syndrome familial du sommeil avancé. Les personnes qui en souffrent tombent de sommeil aux alentours de 19h et sont sur pied en pleine nuit vers 4h. Une autre mutation affectant le gène de per3 prédispose à une maladie aux symptômes opposés, le delayed sleep phase syndrome – syndrome du sommeil retardé. Les patients sont dans l’incapacité de se lever à une heure conventionnelle : ils ne trouvent le sommeil qu’entre 6h et 12h.

La compréhension des mécanismes de l’horloge interne intéresse un autre champ de la médecine au cœur de la société actuelle : le délicat traitement des cancers. Une des nombreuses difficultés réside dans le choix du moment de l’administration des agents anti-cancéreux. En effet, leur efficacité et leur toxicité envers les cellules saines varient au cours de la journée. Certains sont plus efficaces le matin, d’autres mieux tolérés le soir. Or la malignité des cellules affecte l’horloge biologique. A titre d’illustration, il a été observé pour certains cancers que les cellules ne proliféraient pas au même moment de la journée que les cellules saines. Etant donné que beaucoup de chimiothérapies visent l’interruption de la prolifération cellulaire, ce genre de résultats peut contribuer à déterminer le moment où le médicament serait le plus efficace mais aussi le moins néfaste pour le reste de l’organisme.

La liste des processus influencés par l’état de l’horloge biologique est longue. On peut encore retenir nos capacités mnésiques, notre santé mentale – la maniaco-dépression est parfois associée à une mutation dans la protéine clock – ainsi que notre moral qui fluctue sous la menace des dépressions saisonnières. Et le vieillissement ? Notre horloge biologique rythme notre vie au quotidien. Imaginons que nous pouvons la faire tourner plus ou moins vite. Cela aurait-il un impact sur notre longévité ? Des chercheurs ont déjà essayé de "contracter le temps" en faisant croire à de petits lémuriens qu’une année durait cinq et non douze mois. Observation spectaculaire, les animaux ont vieilli prématurément ! L’inverse serait-il possible ? Peut-être. Retarder le vieillissement en ralentissant le tempo de l’horloge biologique serait-il alors un des secrets de jouvence dont l’humanité n’a jamais cessé de rêver ?

• Clock, Homo sapiens (humain): O15516
• Cryptochrome-1 (cry1), Homo sapiens (humain): Q16526
• Cryptochrome-2 (cry2), Homo sapiens (humain): Q49AN0
• Period circadian protein homolog 1 (per1), Homo sapiens (humain): O15534
• Period circadian protein homolog 2 (per2), Homo sapiens (humain): O15055
• Period circadian protein homolog 3 (per3), Homo sapiens (humain): P56645

Les soirées de décembre sont les plus lumineuses de l’année. Les décorations de Noël éclairent les places et les avenues, les vitrines étincellent de doré et d’argent et les arbres scintillent de guirlandes. Aux portes de la ville, la Nature, elle, n’a point besoin d’artifices pour briller. Selon les saisons et les espèces animales ou végétales, elle éblouit par ses couleurs douces ou flamboyantes. Plus fascinant encore, elle sait produire de la lumière. A l’origine de ce qu’on appelle la luminescence des êtres vivants se trouvent des protéines. L’une d’entre elles est devenue un outil expérimental incontournable des chercheurs : la GFP pour "Green Fluorescent Protein" – la protéine fluorescente verte. [PDF] [english]

Dans le clair-obscur marin

Maints êtres vivants émettent de la lumière. La luciole et son abdomen vert brillant sont bien connus de nos jardins. Plus largement divers insectes, vers de terre, bactéries et champignons se partagent cette étonnante faculté. Cependant, c’est dans les ténèbres des fonds marins qu’il faut s’enfoncer pour observer l’étendue de la diversité des espèces luminescentes. Plus de 700 organismes ont été recensés et beaucoup encore demeurent inconnus car ils vivent à des profondeurs à ce jour non explorées. Parmi eux le phytoplancton, des crevettes, des calmars, des méduses, des coraux et des poissons possèdent des organes lumineux ou co-habitent avec des bactéries luminescentes. Alors que les espèces terrestres émettent des couleurs variées – bleue, verte, jaune ou rouge –, les espèces marines s’illuminent généralement de bleu ou de vert, ondes lumineuses qui se propagent le mieux dans l’eau.

La capacité qu’ont les êtres vivants à produire et à diffuser de la lumière est nommée bioluminescence. Et pourquoi donc briller ? Dans l’ombre des océans ou de la nuit, émettre de la lumière représente un atout et les animaux luminescents se révèlent très imaginatifs quant à son utilisation. Un des rôles de la bioluminescence, somme toute évident bien que peu fréquent, est l’éclairage. Un exemple éloquent est le cas de certaines lucioles nocturnes qui illuminent la feuille sur laquelle elles vont atterrir. Toujours chez les lucioles, l’émission lumineuse se transforme en un langage de communication lors des parades sexuelles, au cours desquelles mâles et femelles s’adonnent à de véritables conversations. C’est toutefois dans l’attraction des proies et dans la protection contre les prédateurs que la bioluminescence reste le plus employé. Les méduses lancent des "éclairs" afin de repousser un poisson mal intentionné. Les poissons lanternes mâles, armés d’une sorte de petite ampoule se balançant au-dessus de leur tête, attirent les prédateurs pour les éloigner des femelles laissées dans l’obscurité. D’autres poissons dont la silhouette sombre se découpe sous la surface de l’eau se dissimulent en éclairant leur face ventrale, dans le but de se fondre dans la lumière du jour.

Un coup du hasard

La bioluminescence est évoquée pour la première fois par Aristote (384-322 av. JC) qui l’observe sur des poissons morts recouverts de bactéries luminescentes. Il la qualifie alors de lumière froide après avoir constaté qu’elle ne dégageait pas de chaleur. Au début de notre ère, Pline l’Ancien poursuit le travail d’observation initié par Aristote et s’attache à décrire plusieurs organismes luminescents. Ce n’est qu’à la fin du XVIIème siècle – après plus de mille ans ! – que certains savants s’intéressent à la compréhension de ce phénomène et la preuve est faite que l’oxygène est indispensable à la production lumineuse un siècle plus tard. Enfin, Raphaël Dubois découvre en 1887 qu’une réaction chimique est à l’origine de la bioluminescence : l’oxydation d’un composé baptisée luciférine par un catalyseur nommé luciférase s’accompagne d’une émission lumineuse.

Avec l’aimable autorisation d’Emily Damstra, www.emilydamstra.com

Fig.1 Dessin de la méduse Aequorea victoria. La GFP se localise à la base circulaire de son ombrelle, d’où s’élancent les tentacules.

La caractérisation des deux facteurs se révèle difficile et fait un bond en avant au début des années 1960. A cette époque, le jeune japonais Osamu Shimomura entreprend d’identifier la luciférase et la luciférine chez l’Aequorea victoria, une méduse luminescente qui vit dans le Nord-Ouest du Pacifique, le long de la côte (Fig.1). D’un diamètre de cinq à dix centimètres, l’Aequorea victoria porte aussi le nom de "crystal jelly" – gelée de cristal – du fait de sa transparence. La petite méduse émet des rayons verts à la base de son ombrelle, probablement suite à une stimulation mécanique telle qu’un contact ou des mouvements de l’eau. Ainsi, la méduse ne laisse apparaître d’elle qu’un fin cercle lumineux, visible la nuit avec surtout un peu de chance.

De ces méduses O. Shimomura extrait une protéine – qui renferme à la fois la luciférase et la luciférine – à laquelle il donne le nom d’aequorine. Mais étrangement, l’aequorine isolée n’émet pas de lumière verte mais une lumière bleue. Pourquoi ? Parce que les extraits cellulaires renferment une autre protéine qui est, elle, responsable de l’émission verte. C’est la green fluorescent protein, la GFP.

Deux protéines lumineuses, l’une bleue et l’autre verte. Pourtant l’Aequorea victoria ne s’irradie que de vert. Pourquoi ? O. Shimomura le comprendra bien plus tard. Il démontrera alors que l’activité de la GFP est d’absorber la lumière bleue émise par l’aequorine et de la transformer en lumière verte. Quel est l’avantage pour la méduse ? Une des explications avancées est que la longueur d’onde "verte" constituerait un signal répulsif plus puissant vis à vis des prédateurs.

Du feuillet au tonneau

Cependant le mystère flottant autour de la GFP à l’époque de sa découverte éveille peu d’intérêt et la protéine sombre dans l’oubli jusqu’en 1992, date à laquelle son gène fut décrypté. S’ensuit la résolution de sa structure en 1996 qui met au jour une nouvelle structure fascinante en forme de tonneau. Comment une protéine acquiert-elle pareille structure ?

Toute protéine se compose d’une succession d’acides aminés – nommée séquence – comme un collier se compose d’un enchaînement de perles. Cette chaîne d’acides aminés se replie progressivement sur elle-même pour donner à la protéine sa forme spécifique. Comment ?

Dans un premier temps, certains acides aminés situés proches dans la séquence s’attirent mutuellement. Un peu à la manière de deux aimants, ils se rapprochent et établissent entre eux des contacts ou plus précisément des liaisons faibles – les liaisons hydrogène. Ces liens locaux entre acides aminés génèrent essentiellement deux motifs structuraux : l’hélice α et le feuillet β. Dans l’hélice α, l’attraction des acides aminés enroule la chaîne protéique comme dans un ressort. Dans le feuillet β, plusieurs petites portions de la séquence – appelés brins – s’assemblent les unes à côté des autres et donnent à ce motif des allures d’accordéon (Fig.2).

Finalement, les deux types de structures locales s’assemblent dans l’espace pour modeler la forme globale de la protéine, autrement dit sa structure tridimensionnelle.

Dans le cas de la GFP, la forme "tonneau" repose sur l’existence d’un feuillet β à onze brins. Tel une feuille de papier que l’on courbe pour obtenir un tube, le feuillet de la GFP se referme sur lui-même dans un baril presque parfait, obturé à ses extrémités par des boucles d’acides aminés (Fig.2).

Fig.2 Structures. En haut, Représentation schématique de l’hélice α et du feuillet β. En bas, A, Mise à plat de l’enchaînement des motifs locaux dans la GFP : les hélices α sont représentées par des cylindres et le feuillet β par l’ensemble des flèches. B, Structure tridimensionnelle de la GFP. Elle est le résultat du repliement dans l’espace des hélices α et du feuillet β.

Un cœur fluorescent

La structure "tonneau" joue-t-elle un rôle dans la fluorescence de la GFP ? Oui. La forme compacte de la protéine tient à l’abri, de tout dommage chimique, une hélice α qui renferme la source lumineuse. L’élément responsable de l’activité fluorescente est ce que l’on appelle un chromophore. Il est constitué d’une séquence de trois acides aminés, sérine - tyrosine – glycine. Pour devenir fonctionnel, le chromophore doit subir une modification spécifique catalysée par la GFP elle-même et avec l’unique aide de l’oxygène.

Une fois le chromophore fonctionnel, la protéine est capable de diffuser de la lumière mais elle doit avant tout en absorber. C’est le principe de la fluorescence. Précisons que la lumière du soleil se décompose en six couleurs visibles pour l’œil humain – violet, bleu, vert, jaune, orange et rouge – et en deux couleurs imperceptibles – l’ultraviolet et l’infrarouge. La lumière absorbée par la GFP est l’ultraviolet et le bleu. L’énergie ainsi capturée sous forme lumineuse déstabilise la protéine qui ne demande qu’à revenir à son état initial. Pour y parvenir, elle libère un grain de lumière (ou photon) de couleur verte.

Une carrière éblouissante

La GFP a cela d’extraordinaire qu’elle acquiert sa propriété fluorescente d’elle-même. Aucune enzyme ne lui est nécessaire, juste un peu d’oxygène. C’est ce qui émoustilla tant les biologistes. Il suffit d’introduire le gène de la GFP dans une cellule pour observer ensuite la fluorescence verte de la protéine sous un éclairage bleu. Non seulement la protéine n’est pas toxique pour la cellule mais, de surcroît, l’observation de sa fluorescence ne compromet pas sa survie. C’est ce qui a fait de la GFP un outil expérimental de choix dans l’étude des processus biologiques dans des cellules ou des organismes vivants.

Fig.3 Localisation de la protéine "engrailed" chez la mouche Drosophila melanogaster. Le gène de la GFP a été modifié de telle sorte que la GFP s’exprime au même moment et au même endroit que la protéine engrailed. La fluorescence verte indique donc, par voie de conséquence, que la protéine engrailed se situe normalement dans la partie postérieure des ailes et dans certains segments ventraux.

Des cellules fluorescentes, à quoi cela sert-il ? A les rendre visibles et à découvrir leur devenir. Par exemple, insérer la GFP dans des cellules cancéreuses permet ensuite d’étudier la progression des tumeurs chez un animal de laboratoire. De même, "étiqueter" des neurones avec la GFP chez de jeunes souriceaux révèlera leur migration et leur évolution dans le cerveau, indices du développement cérébral.

La GFP est également employée afin de visualiser quelque chose de plus petit encore qu’une cellule : les protéines. Différentes techniques ont été mises au point pour l’étude de leur fonction. Une première de ces méthodes vise à déceler où et quand dans un organisme une protéine d’intérêt est fabriquée – dans le cerveau, les membres inférieurs ou le système digestif par exemple (Fig.3). Puis, pour répondre à des questions plus précises sur le rôle de la protéine dans la cellule, une deuxième méthode peut être mise en œuvre, celle de la "protéine fusion". En pratique, le gène de la GFP est "accolé" au gène de la protéine d’intérêt comme une caravane à une voiture. Les cellules fabriquent alors une "protéine fusion" dans laquelle les deux protéines sont liées, sans que cela altère la protéine d’intérêt. Grâce à la fluorescence de la GFP, la protéine devient observable. C’est comme si on y avait accroché une ampoule. Le recours à ce procédé donne accès à une foule d’informations sur la protéine. Lesquelles ? Observer dans la cellule vivante à quel moment et dans quel compartiment la protéine est synthétisée, si elle se déplace, si elle est sécrétée hors de la cellule ou si elle interagit avec d’autres protéines (Fig.4).

Fig.4 Visualisation de la tubuline fusionnée à la GFP, dans une cellule de souris. La tubuline est une protéine participant à l’architecture cellulaire. La fluorescence verte montre des fibres de tubuline qui traversent la cellule de part en part. La zone sombre situe le noyau renfermant l’ADN.

Par ailleurs, la technique de la "protéine fusion" peut se révéler utile pour s’assurer qu’une protéine particulière a été correctement introduite dans un organisme. La fluorescence de la GFP, qui apparaît lorsque l’organisme est éclairé avec de la lumière bleue, certifie ainsi la présence de la protéine en question. Cette technique a été testée, entre autres, chez le tabac pour vérifier l’insertion d’un gène qui rendrait la plante résistante à un herbicide.

La fluorescence de la GFP s’avère en revanche très sensible aux conditions expérimentales et notamment aux variations de l’acidité dans la cellule. Ce qui aurait pu être le talon d’Achille de la GFP est finalement devenu une nouvelle manière d’utiliser la protéine. Les variations d’intensité de la fluorescence de la GFP normale ou de GFP modifiées permettent d’observer dans la cellule les fluctuations de l’infiniment petit comme l’évolution de l’acidité, justement, ou les changements de concentrations du calcium par exemple.

L’outil révolutionnaire de la GFP a attisé l’imaginaire des biologistes. Est-il envisageable de visualiser plusieurs phénomènes simultanément ? Peut-on dans ce but fabriquer des GFP de couleurs différentes? Oui. L’inspiration fut trouvée chez les coraux et les anémones de mer qui expriment des protéines fluorescentes "FP" semblables à la GFP mais qui brillent en bleu, jaune et orange-rouge. Et aujourd’hui grâce aux GFP modifiées, les chercheurs ont, entre leurs mains, des outils prodigieux qui reproduisent toutes les couleurs de l’arc-en-ciel.

Une multitude d’autres GFP mutées existent. Certaines résistent mieux à la chaleur tandis que d’autres changent de couleur au cours du temps. Parmi elles, une GFP modifiée a récemment dévoilé sa surprenante propriété : elle clignote et ce de moins en moins vite avec l’augmentation de la température. Le thermomètre moléculaire est né et avec lui un outil de contrôle thermique pour les expériences les plus délicates.

La GFP n’a pas seulement fait rêver les biologistes. La beauté de sa structure a inspiré le sculpteur suisse Julian Voss-Andreae qui a créé une oeuvre imposante en acier. Les animaux GFP ont interpellé l’Américain Eduardo Kac qui se proclame "artiste transgénique". Née en 2000, Alba est la première lapine possédant la GFP. Exposé à la lumière bleue, elle s’illumine de vert. En créant Alba, Eduardo Kac a souhaité étayer un débat sur les rapports entre science et art, et s’interroger sur l’éthique des biotechnologies. D’autres en revanche ont moins d’états d’âmes en imaginant des plantes ornementales fluorescentes ou même des sapins de Noël aux branches clignotantes. Outil expérimental ou gadget, la GFP n’a pas fini de nous éclairer !!

• Green fluorescent protein, Aequorea victoria (méduse): P42212

Se faire traiter de froussard fait rarement plaisir. La peur n’est pourtant pas un aveu de faiblesse. Elle peut être au contraire salutaire face à un danger qui nous menace. Que l’on prenne ses jambes à son cou ou que l’on se fige d’effroi devant une situation inquiétante, la peur nous fait réagir au plus vite et de manière instinctive. Comment notre organisme se prépare-t-il à fuir ou à affronter le danger ? Est-il possible de ne pas ressentir la peur ? De vastes questions auxquelles répondent différents types de molécules et en particulier des protéines qui sont aux commandes de cette émotion ancestrale. [PDF] [english]

Que d’émotions !

Il fait nuit. Confortablement installé dans le salon d’une ancienne demeure, vous lisez un livre, dans la chaleur d’un feu de cheminée. Vous êtes seul. Et soudain, un bruit sourd. Le cœur battant, les muscles tendus, les mains moites et la respiration haletante, vous vous redressez, vos sens en éveil. Puis en l’espace de quelques secondes, vous comprenez que c’est le chat qui a renversé une lampe non loin de vous. Vous vous laissez tomber dans le fauteuil, soulagé. Personne n’a tenté de s’introduire chez vous. Pourtant, pendant un bref instant, la peur vous a glacé le sang comme si votre dernière heure avait sonné.

La peur est une émotion forte et intense. Elle n’est rien de moins qu’une sonnette d’alarme qui déclenche, en réponse à une menace imminente, un comportement pour protéger notre sécurité et notre intégrité physique. La peur fonctionne, dans un premier temps, à la manière d’un réflexe qui nous met sur le qui-vive. Passé cet instant de mise en alerte, le cerveau analyse à toute allure la situation. Si le danger est confirmé, alors on peut tenter de fuir, de se cacher ou même de lutter lorsque la confrontation devient inévitable. Ce mécanisme de défense est d’autant plus efficace que nous mémorisons durablement les évènements vécus et que nous veillerons par la suite à ne pas nous retrouver dans une situation similaire. Se faire mordre, par exemple, par un chien enracine la peur profondément dans la mémoire, vif souvenir qui nous tiendra à distance de tout autre chien pendant un certain temps.

Pourquoi avons-nous peur ? De la mouche au mollusque et du poisson au singe, nous partageons cette émotion avec tous les animaux. La peur, émotion ancestrale qui s’apparente à un réflexe de fuite, nous vient de loin et est, en effet, remarquablement bien conservée par l’évolution. Elle offre aux espèces un moyen d’adaptation à leur environnement – typiquement en fuyant un prédateur – et joue ainsi un rôle fondamental pour leur survie. Que la peur soit panique ou petite frayeur, elle est chez l’être humain tout en nuance et ne s’exprime pas seulement dans des situations dangereuses pour notre survie. Elle accompagne parfois aussi le quotidien dès que notre bien-être est compromis. En ce sens, les raisons d’avoir la peur au ventre sont nombreuses. C’est bien souvent l’estomac noué que certains d’entre nous affrontent la solitude, l’inconnu, les araignées, l’obscurité, un entretien délicat ou encore un discours à tenir en public.

S’il est des situations que nous redoutons et des peurs que nous apprenons, existe-t-il des peurs innées ? Oui. Mais chez l’être humain, il est difficile de les définir tant la part de l’apprentissage est grande dans notre manière de réagir. Néanmoins il semble que nous naissons tous avec la peur des hauteurs et des bruits violents, craintes que nous apprenons à apprivoiser au fil des années.

Les routes de la peur

Fig.1 La peur prend naissance dans le cerveau au niveau de l’amygdale, en rouge, qui existe en double exemplaire, l’un dans l’hémisphère droit et l’autre dans l’hémisphère gauche. Par amygdales, on désigne également d'autres structures qui sont, elles, visibles dans la gorge.

Un bruit sourd, une odeur inquiétante, une ombre furtive ou une piqûre soudaine, c’est suite à une information sensorielle inattendue que la peur envahit le corps. Et en quelques fractions de seconde, le message d’alarme est acheminé dans les profondeurs du cerveau jusqu’au système limbique, souvent dénommé le cerveau des émotions. Là, dans une petite structure en forme d’amande – qu’on appelle l’amygdale – va naître la peur (voir fig.1). Fait fascinant, une atteinte de cette région suffit à éteindre la peur chez de rares patients ayant subi des lésions cérébrales, c’est dire le rôle central que joue cette glande. Vers elle, convergent en effet deux voies cérébrales qui signalent le danger : la première, courte et rapide et la seconde, longue et lente.

Aucune prise de risque
La peur n’a pas le goût du risque. Dans sa voie rapide, la peur ne laisse aucune place à la chance ou la malchance. Les informations sensorielles recueillies dans le cerveau sont adressées directement à l’amygdale. Le cœur déjà palpitant, l’organisme est prêt à réagir, à fuir ou à lutter.

Quand le cerveau réfléchit
Quant au bruit sourd qui nous a arrachés à notre lecture au coin du feu, faut-il réellement s’en inquiéter ? L’avons-nous déjà entendu auparavant ? Et dans quel contexte ? La voie lente va répondre justement à ces questions. Elle dirige dans un premier temps l’alerte sensorielle vers le cortex, qui attribue un sens au bruit – un claquement de porte ou la chute d’un objet par exemple, puis vers l’hippocampe qui fouille dans la mémoire à la recherche d’une situation similaire déjà vécue. Toutes ces informations confluent enfin dans l’amygdale.

Ces deux voies se déroulent simultanément. Si finalement, la situation ne se révèle pas aussi dangereuse que le craignait notre instinct, le cœur cesse de s’emballer et on est quitte pour une jolie petite frayeur.

Sueurs froides

Fig.2 Les glandes surrénales sont localisées au-dessus des reins et libèrent les hormones de la peur dont l’adrénaline.

Comment, alors, l’amygdale infuse-t-elle la peur dans l’organisme ? En stimulant une autre structure du système limbique, l’hypothalamus. L’hypothalamus active deux voies parallèles, l’une nerveuse et l’autre sanguine, dont les cibles sont les glandes surrénales, situées au-dessus des reins et qui vont déverser une pléthore d’hormones dans le sang (voir fig.2). L’adrénaline en est la digne représentante. Petite molécule chimique, l’adrénaline dérive d’un acide aminé, la tyrosine. La sécrétion de cette hormone exerce instantanément un effet sur de nombreux organes dans le but de mobiliser l’organisme pour faire physiquement face au danger. Le cœur se met à battre plus vite, la pression sanguine augmente et la respiration s’accélère. Le taux de sucre – le glucose – dans le sang s’élève. Le cerveau et les muscles reçoivent ainsi davantage d’énergie. Par conséquent, les muscles se tendent, prêts à la course ou à l’attaque, tandis que le système digestif, bien moins indispensable en pareille circonstance, ralentit. Par ailleurs les pupilles se dilatent, témoignage de l’accroissement de la vigilance. Tous ces organes qui s’activent simultanément produisent de la chaleur. Par conséquent et pour limiter toute surchauffe de l’organisme, la transpiration augmente, faisant parcourir l’échine de longs frissons et humidifiant les mains.

Des interrupteurs de la peur ?

La peur n’est pas aussi viscérale qu’elle y paraît. Elle est avant tout cérébrale. L’organisme ne fait que subir ce que le cerveau a décidé. Si le berceau de la peur, l’amygdale, est aujourd’hui connu, savons-nous comment elle y prend forme d’un point de vue moléculaire ? En dépit du nombre d’études qui abondent sur la question, les mécanismes moléculaires de la peur restent encore à approfondir. Cependant, certaines protéines se sont révélées déterminantes. Trois protéines, entre autres, ont été mises au jour par les chercheurs : la GRP, la stathmine et l’ASIC1a. Toutes les trois sont présentes dans diverses zones cérébrales, mais singulièrement abondantes dans l’amygdale, et se concentrent dans une structure cellulaire essentielle au fonctionnement du cerveau, la synapse.

Fig.3 Composition d’une synapse. L’influx nerveux passe d’un neurone à l’autre grâce à la libération de neurotransmetteurs dans l’espace synaptique.

Qu’est-ce qu’une synapse ? C’est une zone de contact et de communication entre deux neurones. C’est en franchissant les synapses que l’information nerveuse circule d’un neurone à l’autre dans le cerveau. Le neurone en amont de la synapse libère des neurotransmetteurs – de petites molécules chimiques – dans l’espace synaptique. Le neurone suivant va ensuite les capturer via des protéines nommées récepteurs et logées à sa surface cellulaire (voir fig. 3). Il existe deux grandes familles de neurotransmetteurs, et par là même, deux types de neurones : les neurones excitateurs et les neurones inhibiteurs. Les premiers favorisent la propagation du message nerveux, tandis que les seconds s’opposent à sa transmission.

La GRP est une des premières protéines à avoir été identifiées dans les mécanismes de la peur. Initialement décrite comme un facteur de croissance du système gastro-intestinal et aussi étudiée pour son rôle dans le développement de nombreux cancers, la GRP est également un neurotransmetteur. Lorsque son activité est éliminée chez des souris de laboratoire, ces dernières deviennent extrêmement peureuses. Plus précisément, elles mémorisent très rapidement qu’un stimulus inoffensif précède un danger lorsque les deux évènements sont systématiquement associés (voir l’encadré). Comment l’expliquer au niveau moléculaire ? Petite protéine libérée par les neurones excitateurs de l’amygdale, la GRP agit sur des neurones inhibiteurs qui en retour freinent l’activité de ces mêmes neurones excitateurs. Par conséquent, sans GRP, les neurones excitateurs fonctionnent à "plein régime", ce qui renforce l’apprentissage de la peur et rend les souris plus craintives. Il en a finalement été déduit que la GRP tempère l’apprentissage de la peur mais ne semble pas participer à son initiation.

A la différence de la GRP, la stathmine est nécessaire, elle, à la genèse de cette émotion frissonnante. Présente dans les neurones excitateurs au niveau synaptique, elle ralentit la formation des microtubules – assemblages protéiques qui participent à l’architecture des neurones et au transport de composants cellulaires. Sa suppression rend les souris de laboratoire étonnamment moins peureuses. Non seulement, de telles souris présentent un déficit dans l’apprentissage de la peur, mais de surcroît elles s’aventurent avec témérité sur une plate-forme surélevée contrairement à ce que leur dicterait leur instinct (voir l’encadré ci-dessous). Alors que les chercheurs s’attendaient à ce que le circuit de la peur innée soit indépendant de celui de la peur acquise – vraisemblablement relié aux mécanismes de la mémoire, il apparaît que la stathmine contrôle les deux à la fois, sans que l’on ait découvert précisément comment.

A l’instar de la stathmine, la suppression de ASIC1a chez les souris a le même effet sur leur comportement : émousser la peur. Pourtant son rôle moléculaire est fort différent de celui de la stathmine. Logée dans la membrane des neurones excitateurs en aval de la synapse, ASIC1a est un canal constitué par l’assemblage de quatre exemplaires de la protéine. Sa fonction consiste donc à laisser passer des ions – sodium et calcium – au travers de la membrane, mais à la condition que l’environnement de la synapse devienne plus acide. Cela signifie que l’ouverture du canal est commandée par des protons, qui sont responsables de l’acidité. D’où proviennent-ils ? Ils sont vraisemblablement libérés conjointement avec les neurotransmetteurs dans l’espace synaptique. Flottants entre les deux neurones, ils se lient à la surface du complexe ASIC1a et induisent alors un changement dans sa forme qui se propage jusqu’au cœur de l’ensemble protéique ancré dans la membrane, un peu à la manière de la chute de pièces de dominos. Par conséquent, le canal s’ouvre aux ions. Le flux d’ions s’établit alors, étroitement lié à l’activité de la synapse. ASIC1a semble dès lors favoriser, dans l’amygdale, le transfert du message nerveux qui n’est autre que la peur.

Peur chronique

Pourquoi s’intéresser à des protéines sur lesquelles il serait possible d’intervenir dans l’espoir de diminuer les comportements de peur ? Calmer une peur irraisonnée est bien l’enjeu des thérapies qui luttent contre les peurs chroniques. Bien que la peur soit une émotion commune, son emballement peut mener à des états pathologiques : l’anxiété chronique ressentie sans déclencheur particulier, l’angoisse marquée par un malaise psychique intense et caractérisée par des crises de tremblements et de palpitations ou encore les phobies, peurs extrêmes et spécifiques des araignées ou de la foule par exemple.

La possibilité de bloquer l’activité de l’ASIC1a ou de la stathmine offre de nouvelles voies de recherche thérapeutique. Cependant, toute protéine est rarement impliquée dans une seule fonction. L’ASIC1a n’intervient justement pas uniquement dans les processus de la peur mais également dans ceux de la mémoire spatiale et de la perception de la douleur. Cela nous rappelle humblement que les systèmes cérébraux sont complexes et que toute intervention ou traitement médical relève du défi. Faut-il en avoir peur ?…

• Gastrin-releasing peptide (GRP), Mus musculus (souris): Q8R1I2
• Gastrin-releasing peptide (GRP), Homo sapiens (humain): P07492
• Stathmin, Mus musculus (souris): P54227
• Stathmin, Homo sapiens (humain): P16949
• Acid-sensing ion channel 1 (ASIC1a), Mus musculus (souris): Q6NXK8
• Acid-sensing ion channel 1 (ASIC1a), Homo sapiens (humain): P78348

« Trois molécules d'eau, que le hasard a réunies, décident de partir ensemble voir la mer. Au cours de leur périple, elles rencontrent les protéines Aquaporines qui les aideront à atteindre leur but...»

Texte: Sylvie Déthiollaz et Vivienne Baillie Gerritsen du groupe Swiss-Prot de l'Institut Suisse de Bioinformatique.
La pièce de théâtre a été présentée dans le cadre de la Nuit de la Science 2003 à Genève par les comédiens Ariane Bourjault et Julien Abegglen et avec les décors de Julia Baillie.

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Personnages
AQUATEUF - molécule d’eau, un tout jeune homme
AQUACHANEL - molécule d’eau, une femme d’âge mûr
AQUADRILATERE - molécule d’eau, un scientifique anglais
AQUAPORINE – protéine, un douanier
LA CHOSE – chymotrypsine, protéine qui digère les autres protéines
UN MOUSTIQUE
UNE GRENOUILLE
UN FURET

Scène I

Dans un caniveau de la ville, gris et jonché de détritus, une petite molécule d’eau déambule, triste et solitaire. Le ciel est noir, menaçant. L’air est froid. La molécule marche lentement, l’air malheureux, les mains dans les poches et shoote nonchalamment dans une cannette de coca vide.

AQUATEUF: Oh la la ! Regardez-moi ce caniveau… Des mégots, des bouts de plastiques, des vieux chewing-gums. C’est gris… triste … et puis c’est sale… et ça sent pas bon ! (en se pinçant les narines avec les doigts). Pas une seule goutte d’eau propre n’est passée par ici depuis des heures ! Ca vaut pas mieux que mon trou … Valait bien la peine de le quitter si c’était pour en arriver là… Qu’est-ce que j’m’ennuie… Hé ?! Y’a pas une molécule d’eau ici ?!! C’est pôa drôle d’être tout seul !!… Moi, qui rêvait de la ville et de ses lumières ! Qui voulait rencontrer du monde et faire la fête !….

Après un long soupir, il s’adresse au public, toujours les mains dans les poches.

AQUATEUF: J’aurai dû emmener un copain… Vous n’auriez pas vu quelqu’un, vous ?…

A ce moment, on entend quelqu’un qui hèle de loin – off stage. Une voix plutôt stridente à la Castafiore… Arrive une deuxième molécule d’eau qui parle avec un accent très snob.

AQUACHANEL: Ouhoooou … ! Vous, là ! Je cherche l’aquaport. Pourriez-vous m’indiquer mon chemin?

Aquachanel est visiblement échaudée et se nettoie le visage avec un mouchoir. Aquateuf dont le visage s’était d’abord illuminé au son de cette voix, se rembrunit.

AQUATEUF: Pardon, vous cherchez l’aqua-quôua ???

AQUACHANEL: L’a-qua-port mon ami, l’a-qua-port ! J’ai décidé d’aller passer quelques jours sur la côte, loin de la pollution de la ville (en faisant mine de réajuster sa chevelure). Ca ne me convient pas du tout, j’ai une véritable mine d’eau de Javel. Ah la mer, l’air du large, les vagues vivifiantes… Je pars à l’aventure. Je quitte ces terres fétides. Je quitte ces atmosphères humides. A moi, le soleil ! A moi, la mer ! A moi, la beauté ! A moi, la vie ! (Tout ceci est dit de manière très théâtrale. Aquateuf la regarde stupéfait. Aquachanel s’en rend compte et se calme brutalement). Mais laissez-moi me présenter, je m’appelle Aqua-de-Chanel. Je vis – vivais, devrais-je dire – car je n’ai nullement l’intention d’y retourner - dans l’aquarium du Grand Hôtel. Je menais la grande vie, quoi. Mais bon, on se lasse de tout, les ministres, les repas d’affaires, les femmes couvertes de diamants, j’en ai eu assez. Alors je me suis agrippée au homard que l’on pêchait pour le dîner d’une grosse baronne et je me suis échappée !

AQUATEUF (l’air éberlué): Ah… euh… bonjour, euh… moi je m’appelle Aquateuf de… Aquateuf de Verbois, vous savez la… enfin… la station d’épuration, quoi. Et vous comptez y aller comment, à la mer ?

AQUACHANEL: Eh bien, en utilisant l’aquaport je viens de vous le dire ! Mais… mon Dieu, ne me dites pas… vous n’avez jamais pris d’aquagoutte ? Oh mais par toutes les molécules d’eau ! Ce n’est pas vrai, mais d’où sortez-vous donc !!?

AQUATEUF: UNE A-QUA-GOUTTE ??!!

AQUACHANEL: Ah mais bien sûr, vous êtes tout jeune… ! Eh bien, un aquaport mon ami, est un endroit qui permet à nous autres, molécules d’eau, de nous envoler vers d’autres destinations (en le regardant d’un air condescendant).

AQUATEUF (incrédule): Ah ? Et comment ça ?

AQUACHANEL: J’y viens jeune molécule, j’y viens. Il faut un endroit qui chauffe. Il paraît qu’il y a une blanchisserie par-là qui abrite l’aquaport local. Car une fois chauffées, houps là, on s’envole !! Comme c’est excitant, vous ne trouvez pas ?

AQUATEUF: Et on s’envole pour… où ?

AQUACHANEL: Mais où vous voulez jeune molécule, où vous voulez !

AQUATEUF: Pour un endroit propre, gai, et qui sent bon par exemple… ? (Aquateuf prend un air de plus en plus intéressé et son visage s’illumine d’un large sourire).

AQUACHANEL: Oui, c’est une possibilité. Bon, c’est vrai que la destination n’est jamais certaine à 100%. Ca dépend de la météo. Mais c’est ça qui rend toute la chose si excitaaante ! Et Easygoutte est une très bonne compagnie, jamais en retard, des hôtesses tout à fait chaaarmantes. Non, vraiment rien à dire.

AQUATEUF: Et vous avez déjà pris ce… cet aquamachin ?

AQUACHANEL: Bien sûr, j’ai beaucoup voyagé de cette façon-là.

Aquateuf s’adresse alors au public en lui faisant un clin d’œil.

AQUATEUF: Ouais, c’est bien ce que je pensais, un truc d’aquabourge, ça. Moi je dis, on se jette dans une bouche d’égout et on y arrive aussi à la mer !

AQUACHANEL: Oui, mais c’est nettement moins fuuuu………. !

AQUATEUF (la coupant net): Ok, ok, vous m’avez convaincu. Top là, alors je pars avec vous !

AQUACHANEL: Ah ?… oui… enfin… euh… je ne vous en demandais pas tant… mais bon… si vous insistez… on peut envisager de faire un bout de route ensemble.

AQUATEUF: Ouais, moi aussi j’ai besoin de changement, et un petit peu d’aventure ce serait méga cool…

AQUACHANEL: Bon, eh bien, mettons-nous en route sans plus tarder alors…

Aquachanel n’a pas l’air très convaincue, mais les deux molécules partent ensemble en direction de l’aquaport. Peu après, voilà qu’une troisième molécule les percute de plein fouet… l’air assez paniqué (elle porte des lunettes).

AQUATEUF: Non, mais ça va pas l’bocal ?! Vous pouvez pôa regarder où vous allez ?!!

AQUADRILATERE: Veuillez m’excuser, je suis vraiment désolé (en ramassant ses lunettes qui sont tombées et en essayant de reprendre son souffle).

AQUACHANEL: Mais que vous arrive-t-il, mon ami, pour vous mettre dans un pareil état ?

AQUADRILATERE: Je me suis échappé… je devais partir… ils voulaient m’électrolyser… (en parlant d’une manière hachée, cherchant toujours son souffle).

AQUACHANEL: Mon dieu quelle horreur !! Mais qui pouvait bien vouloir vous faire une chose pareille ??!

AQUADRILATERE: Je viens du laboratoire de recherche pharmaceutique « Aquavartis ». Je vivais tranquille dans une grosse fiole d’eau stérilisée, quand tout à coup, l’autre jour, ils m’ont versé dans l’appareil à électrolyse…

AQUATEUF: Dites, c’est quoi, une électrolyse ?

AQUADRILATERE: Une électrolyse, c’est un phénomène chimique qui a lieu quand on fait passer du courant électrique dans un liquide. Si le liquide est de l’eau et bien nous les pauvres molécules d’eau nous sommes désagrégées. Comme vous le savez, une molécule d’eau c’est deux atomes d’hydrogène liés à un atome d’oxygène. Quand on l’électrolyse, les liaisons sont cassées, les atomes d’oxygène partent d’un côté, les atomes d’hydrogène de l’autre. En résumé, c’est une sorte d’électrocution. (Il tire de sa poche une ardoise et griffonne dessus une équation : 2H20 => 2H2 + O2).

A ces mots, les cheveux se dressent sur la tête d’Aquateuf qui devient blanc comme un linge.

AQUATEUF: Bon, ben, alors y’ a pas de temps à perdre, vous venez avec nous, on part voir la mer, paraît que c’est méga bien, j’suis sûr que ça vous plaira. Allez ne traînons pas ici ! (sur un ton soudainement très décidé et catégorique) Mais au fait, c’est quoi votre nom ?

AQUADRILATERE: Aquadrilatère.

AQUATEUF: C’est par là, la blanchisserie ! Je l’ai vue en arrivant. Allez suivez-moi !

AQUACHANEL: C’est c’la, allons-y Mônsieur Aquadragénaire !

AQUADRILATERE: Aquadrilatère Madame, Aquadrilatère…

On entend une voix off très sensuelle : « Prochaine évaporation dans 10 minutes. Embarquement immédiat. Conditions météo bonnes. Condensation prévue au-dessus de la Méditerranée. Partez avec Easygoutte et le monde est à vous ».

Scène II

Les molécules ont l’air de flotter dans le ciel à la manière des parachutistes, assez éloignées les unes des autres.

AQUATEUF: Wooooooah !!! C’est méga géniaaal !!

AQUADRILATERE (l’air légèrement écœuré): Ouf, j’en ai l’estomac tout retourné. Il n’y aurait pas des petits sacs en papier?

AQUACHANEL: Ca y est, à nous l’aventuuuuuure ! (cri d’opéra à la Castafiore…).

AQUADRILATERE (l’air nauséeux et se tenant l’estomac): Dites, géographiquement parlant, où devrait avoir lieu la condensation du nuage ?

AQUACHANEL: La mer Méditerranée !! Nous en avons pour un petit bout de temps, mon ami. Il va vous falloir être patient. Ah ah ! Ca vous change de votre labo. On est pas habitué au grand voyage, dirait-on. Regardez l’horizon, mon ami ! Vous verrez, ça ira tout de suite mieux !

AQUADRILATERE: Regardons l’horizon, oui, c’est ça, regardons l’horizon et tout ira bien.

Aquadrilatère fixe avec application l’horizon lointain. S’ensuit un petit moment de silence pendant lequel les trois compères font diverses grimaces. Mais Aquadrilatère a l’air soudainement un peu inquiet.

AQUADRILATERE: Dites, c’est encore loin ?

AQUACHANEL: Eh bien, il y a d’abord le lac Léman à survoler, puis les Alpes à franchir et finalement une descente vers la mer. Là, nous avons traversé le lac et nous nous approchons des alpages. Regardez cette vue, c’est à vous couper le souffle !

AQUADRILATERE: Oh, je vois… (il regarde au-dessus de lui)... Donc, je suppose que cette baisse de température que nous percevons et cette condensation massive juste au-dessus de nous n’ont pas lieu de nous inquiéter et ne nous concernent point ? (Aquadrilatère prend un air détaché tout en se regardant les ongles).

Mais personne n’a le temps de répondre. Brusquement, un violent orage éclate et les trois compères sont précipités à toute vitesse vers le sol: en-dessous d’eux se trouve un champ alpestre peuplé de moustiques, de fleurs, d’abeilles, de mouches et de grenouilles, et traversé par un joli ruisseau.

Scène III

Sur le sol, avec racines et petites bêtes. Les trois compères atterrissent lourdement. Un peu sonnés, Aquachanel s’arrange les cheveux, Aquateuf se frotte les yeux et Aquaquadrilatère s’interroge… (à mimer) Mais avant d’avoir pu réaliser ce qui s’était passé, les trois molécules d’eau glissent dans une crevasse, s’engouffrant malgré elles dans les profondeurs sombres, humides et chaudes de la terre… Puis les voilà violemment aspirées par la racine d’un pissenlit ! Quand elles retrouvent enfin leurs esprits, elles se trouvent devant l’entrée obscure d’un tunnel…

Avec l'aimable autorisation du Prof. Helmut Grubmüller

Une aquaporine traversée par des molécules d'eau représentées en rouge et blanc. Cliquez sur l'image pour voir l'animation.

AQUAPORINE (avec un accent suisse-allemand): Halte là braves gens ! Qui êtes-vous ?

AQUACHANEL: Mais qui êtes-vous, VOUS, vous voulez dire !!

AQUAPORINE: Mon nom est Aquaporine, je suis un aquadouanier.

Devant la mine déconfite et interrogative des trois compères, elle poursuit:

AQUAPORINE: Je suis une protéine en forme de canal et je ne laisse passer que les molécules d’eau.

AQUACHANEL: Ca tombe bien mon ami, c’est justement ce que nous sommes !

AQUADRILATERE: Que les molécules d’eau, mais… aqua ça sert ?

AQUAPORINE: Saviez-vous que tous les êtres vivants sont faits presque entièrement d’eau ? L’eau est à la base de toute forme de vie. De l’eau entre et sort continuellement de chaque organisme vivant. Et une fois dedans, l’eau doit aussi pouvoir passer d’une cellule à l’autre.

AQUATEUF: C’est quoi une cellule ?

AQUADRILATERE (en chuchotant): Eh bien les cellules, c’est un peu comme les briques pour une maison. Il en faut un très grand nombre pour faire un être vivant, que ce soit une plante ou un animal. Il en existe de différentes sortes : par exemple il y a les cellules du cœur, les cellules du cerveau, les cellules de la peau, des yeux ou encore des poumons.

AQUAPORINE: Exactement. Et chez les plantes comme chez les animaux, il existe des sortes de trous à la surface des cellules qui ne laissent passer que l’eau : les Aquaporines. Mais !… (en s’exclamant)… toutefois (le ton se radoucit) des protons (c’est-à-dire des atomes d’hydrogène solitaires) essaient de profiter de votre passage pour passer aussi (Aquadrilatère ressort son ardoise pour dessiner les protons). Et cela n’est absolument pas permis par le règlement des être vivants !!! (en hurlant presque). Aussi (plus calmement), notre rôle, à nous autres Aquaporines, est d’être extrêmement vigilantes et de faire en sorte que ces protons NE PA-SSENT-PAS… C’est pourquoi… (prenant soudainement un air mystérieux et inquiétant) il va falloir vous cramponner, mes amis...

AQUATEUF (un peu inquiet): Gloups euh….se cramponner ? Et pourquoi ça ?

AQUAPORINE: Parce que, mon petit, vers le milieu du tunnel, vous ferez une pirouette de 180° pour que les protons soient obligés de lâcher prise. Ensuite vous ferez seules le reste du voyage.

AQUACHANEL: Bon tout ça est absolument faaa-sci-nant, mais nous, il nous faut absolument sortir d’ici pour rejoindre la mer. Vous seriez adorable de nous indiquer notre chemin Mônsieur… (en hésitant) Aquaffforine.

AQUAPORINE: Eh bien, il vous faut prendre une des aquaroutes. Vous voyez, ici vous êtes dans un pissenlit et des aquaporines, il y en a partout. C’est par exemple un des moyens qui permet le passage de l’eau de la racine jusqu’aux feuilles. Vous n’avez qu’à suivre les panneaux qui indiquent l’aquaroute de votre choix : AquaTige, AquaFeuille, AquaRacine et j’en passe. Moi, je vous suggère fortement AquaTige, puis prenez le premier AquaFeuille et enfin AquaTranspiration.

AQUATEUF: Transpiquoi ?

AQUADRILATERE: Transpiration. C’est le phénomène qui fait que l’on retrouve des gouttes d’eau à la surface des feuilles. La plante va nous transpirer, c’est tout simple, mais il fallait y songer… astucieux… très astucieux…

AQUACHANEL: Eh bien c’est réjouissant… Quelle poésie… Enfin, nous n’avons visiblement pas le choix. Alors en avant les enfants !

AQUAPORINE: Bon, tenez-vous les unes aux autres. Le passage se fait à la queue leu leu, mais vous devrez vous lâcher pour franchir le milieu du tunnel. Vous allez voir, quelques protons vont venir se coller à vous. Mais n’ayez aucune crainte, vous vous en débarrasserez sans peine. Bonne chance et bonne route,mes amis !

Les trois molécules s’attachent les unes aux autres et se dirigent vers l’entrée du tunnel. Immédiatement, elles sentent une force qui les attire irrésistiblement vers l’intérieur. Et en effet, autour d’elles, une foule de protons se met à s’agiter. Les trois compères essaient de s’en débarrasser, gesticulant dans tous les sens, comme s’ils essayaient de se défaire d’un nuage de moucherons. Mais un proton parvient tout de même à se coller sur le dos de chacun d’entre eux.

AQUACHANEL: Ah que c’est désagréable. Mais lâchez-moi vilains protons !

Aquachanel essaie, mais en vain, de le faire lâcher prise. Mais déjà, les molécules approchent du milieu du tunnel. Aquachanel - qui est la première en ligne – est aspirée et plaquée contre la paroi. Comme par miracle, le proton se détache instantanément. Mais Aquachanel a à peine le temps de s’en réjouir qu’elle se sent déjà tirée en avant. Elle exécute une pirouette et les deux autres molécules - qui la suivent - font de même. Tout se passe tellement vite, que personne n’a le temps de réagir et tout le monde se retrouve, un peu hagard, de l’autre côté du tunnel.

AQUACHANEL (en remettant à nouveau ses cheveux en place): Bon. Je préfère quand même l’aquagoutte, mais il faut avouer que c’est assez amusant.

AQUATEUF: Cette fois, je crois que c’est moi qui vais vomir…

Avec l'aimable autorisation du Pittsburgh Supercomputing Center. Simulation movie was made Drs. Emad Tajkhorshid and Klaus Schulten using VMD and is owned by the Theoretical and Computational Biophysics Group, an NIH Resource for Macromolecular Modeling and Bioinformatics, at the Beckman Institute, University of Illinois at Urbana-Champaign

Une aquaporine traversée par des molécules d'eau représentées en rouge et blanc. Cliquez sur l'image pour voir l'animation (mpeg 13,1 MB).

AQUADRILATERE (en enlevant ses lunettes pour les nettoyer): Epatant !! Quelle expérience tout à fait étonnante, vous ne trouvez pas ? Avez-vous senti ce mouvement vers l’avant ? Le lâcher des protons ? La parfaite pirouette ? Le système est véritablement ingénieux. Ceci dit, il va falloir que je rencontre celui qui l’a inventé, j’envisage dores et déjà une ou deux améliorations au niveau du confort.

AQUACHANEL: Bon, vous verrez ça plus tard mon cher Aquadrature, pour l’instant nous devons trouver notre route.

AQUADRILATERE (d’un ton lassé): Aquadrilatère, Madame, Aquadrilatère.

AQUACHANEL: Oui c’est bien ça, Aquadrilature (Aquadrilatère lève les yeux vers le ciel), cherchons les autres panneaux et sortons de ce maudit pissenlit.

AQUATEUF: Ah ! J’en vois un qui dit AquaTige. C’est pôa celui qu’il fallait prendre ?

Les trois molécules se dirigent vers le panneau. Et ainsi, d’Aquaporine en Aquaporine, nos trois amis poursuivent leur chemin le long des cellules de la tige du pissenlit et se retrouvent finalement transpirés à la surface d’une de ses feuilles.

AQUATEUF (l’air un peu nauséeux): Ah, eh ben ça fait du bien d’être à l’air libre ! Une pirouette de plus et je ne répondais plus de rien, moi…

AQUACHANEL: Oui, mais ça ne ressemble pas du tout à la côte d’Azur… (elle scrute l’horizon avec une main au-dessus des yeux).

AQUADRILATERE: Ah ça non. Ce que nous avons devant nous n’est clairement pas du sable, mais bien un champ. Non seulement les lieux sont fortement différents d’un point de vue géographique mais la nature même de leur origine me laisse prédire… (Il s’interrompt car Aquachanel lui lance un regard noir visiblement agacée par ses propos). Oh et puis… aqua bon… (Il regarde au loin, l’air soudainement absent, un peu vexé).

Il y a un moment de silence. Puis soudain, Aquateuf s’exclame:

AQUATEUF: Oh ! Regardez là-bas ! Mais qu’est-ce que c’est ? On dirait deux grosses boules noires… et ce truc pointu devant… Mais… mais il nous fonce dessus !!!!!!!

Les trois molécules se tournent toutes en direction de l’objet qui s’approche d’elles.

Scène IV

Un bourdonnement sourd accompagne l’étrange objet non-identifié qui leur fonce droit dessus. Les trois compères se mettent à courir dans tous les sens, cherchant désespérément un endroit pour se cacher, mais la surface de la feuille ne leur offre aucun refuge.

AQUATEUF: Alerte !!

AQUACHANEL: Au secours, à moi !!

AQUADRILATERE: Sauve qui peut !! Les femmes et les enfants d’abord !!!!!

Les deux grosses boules noires ne sont rien d’autre que les yeux d’un moustique qui se précipite sur eux, le dard menaçant. Le moustique est maintenant tout près de la feuille. Son bourdonnement est devenu totalement assourdissant. Les pauvres molécules désespérées, soudain tétanisées par la peur se sont figées sur place… Et voilà qu’en deux temps trois mouvements, le moustique les aspire dans un vacarme assourdissant avant de repartir dans les airs. Après avoir été aspirés à très grande vitesse le long d’un tunnel opaque, les trois compères atterrissent dans une caverne sombre, couverte de tâches rouge sang…

AQUATEUF: Brrrr, c’est sinistre ici… où sommes-nous ?

AQUADRILATERE: A l’intérieur d’un insecte, je présume. Je dirais même plus, d’un moustique probablement, vu tout ce sang.

AQUACHANEL: Quoi !? Vous voulez dire que cet espèce d’apprenti-boeing qui nous a foncé dessus, n’était rien d’autre qu’un vulgaire moustique !!!? Me faire avaler, moi, par un hideux insecte, quelle horreur !!!

AQUADRILATERE: Au contraire, c’est tout à fait fascinant. Voyez-vous, nous nous trouvons dans la bouche du moustique. Regardez bien autour de vous car c’est un événement qui n’arrive probablement qu’une fois dans la vie d’une molécule d’eau.

AQUACHANEL: Encore heureux !! Mais libre à vous de venir y passer vos prochaines vacances !

AQUATEUF: Ben moi j’ai pôa envie de moisir dans cet endroit zarbi, je pars.

AQUADRILATERE (sur le ton de l’évidence): Oui, c’est c’là, cherchons l’aquaroute la plus proche.

AQUACHANEL: Mais nous ne sommes plus dans un pissenlit, Mônsieur Aquadrupède.

AQUADRILATERE: Chère Madame, vous avez donc oublié ce que nous à dit cet aquadouanier ? Des Aquaporines existent dans TOUS-LES-ÊTRES-VIVANTS, car c’est grâce à elles que l’eau peut y rentrer et en sortir. Donc forcément, ce moustique doit aussi avoir des Aquaporines. Il suffit comme l’autre fois de trouver un panneau qui en indique une.

AQUACHANEL: Quelque chose dans ce style peut-être… ? (Aquachanel pointe dédaigneusement son doigt en direction d’un super panneau indicateur multidirectionnel).

Aquateuf, qui s’est approchée du panneau, se met à lire:

AQUATEUF: AquaTête, AquaAbdomen, AquaThorax, AquaPattes… Eh ben, on a le choix !!

AQUADRILATERE: Oui, mais si on veut sortir d’ici, il va falloir utiliser une voie qui nous mène vers l’extérieur.

Aquateuf relit à voix basse et très lentement les quelques directions.

AQUATEUF: Mmmmm, AquaPattes peut-être, ça pourrait être marrant, non ?

AQUADRILATERE: Si nous voulons vraiment sortir, le plus sûr serait de suivre quelque chose qui ressemble à l’AquaVessie. Connaissez-vous le fonctionnement d’une vessie ?

Aquachanel n’est visiblement pas du tout intéressée par ces explications bassement terre-à-terre et remet sa chevelure en place en lui tournant le dos. Aquateuf secoue la tête de droite à gauche.

AQUADRILATERE: Eh bien la vessie est l’endroit où se forme l’urine. Vous voyez où je veux en venir…

A ces mots, Aquachanel se retourne visiblement horrifiée.

AQUACHANEL: Ah ça non ! En aucun cas vous ne me ferez devenir le pipi de ce moustique !! Il y a des limites à ce que je peux supporter et ce n’est pas à ce prix que je compte atteindre la mer !!

AQUADRILATERE: Une molécule d’eau reste une molécule d’eau, chère Madame, même si elle participe à toutes les fonctions du corps.

AQUACHANEL: Oui, seulement MOI je ne suis pas n’importe quelle molécule d’eau, Mônsieur Aquadriceps.

AQUADRILATERE: Oh vous savez, rien n’est plus semblable à une molécule d’eau qu’une autre molécule d’eau : un oxygène, deux hydrogènes. Rien de plus, rien de moins.

AQUATEUF: Bon, ben, qu’est-ce qu’on fait alors ? Vous préférez peut-être rester dans cet endroit charmant pour le reste de… (en s’adressant à Aquachanel).

Aquateuf n’a pas le temps de finir sa phrase. Soudain, quelque chose l’agrippe par derrière et le soulève dans les airs sous les yeux écarquillés de ses camarades.

LA CHOSE: Ah ah ah, viens par ici mon petit, viens te rendre utile, ah ah ah !!

AQUATEUF: Mais, vous êtes qui, vous ? Et pis, qu’est-ce que vous me voulez d’abord, lâchez-moi !!

LA CHOSE: Te lâcher ? A ça non, j’ai trop besoin de toi !! Ah, ah, ah… Et qui je suis ? Veux-tu me vexer ? Je suis la grande Chymotrypsine, la protéine qui terrifie les autres protéines, ah ah ah ah !! Car c’est moi qui suis chargée de digérer les protéines que mange ce moustique !!

La protéine n’a visiblement pas remarqué Aquachanel et Aquadrilatère rendues muettes par la peur…

AQUATEUF: Mais je n’ai rien à voir avec ça moi, vous pouvez bien digérer qui vous voulez, c’est pôa mon problème !

LA CHOSE: Mais détrompe-toi mon petit, l’eau est nécessaire à la digestion des protéines, une fonction tout à fait vitale pour les êtres vivants. Tu ne le savais pas ? Ah ah ah !!!

AQUATEUF (à moitié inquiet et à moitié curieux d’en savoir plus): Ah …

LA CHOSE: Pour pouvoir utiliser les protéines qu’ils mangent, les êtres vivants doivent d’abord les couper en petits morceaux. Ces petits morceaux s’appellent des acides aminés. Il y en a seulement vingt sortes, mais ils permettent de fabriquer des milliers et des milliers de protéines différentes ! C’est un peu comme les Legos, il faut d’abord déconstruire les protéines mangées pour pouvoir utiliser les petites pièces pour construire d’autres protéines nécessaires à l’organisme. Chaque fois que je coupe dans une protéine pour libérer une pièce, je dois aussi utiliser une molécule d’eau qui sera détruite, c’est comme ça, je n’y peux rien, dommage pour toi…

AQUATEUF: Mais vous avez pôa le droit, c’est pôa juste !

LA CHOSE: Bon, assez discuté, allez viens par ici, je vois une belle flaque de sang pleine de protéines à digérer là-bas…

Aquateuf se met à gesticuler désespérément dans tous les sens, mais Chymotrypsine le tient fermement, bien décidée à l’utiliser pour digérer les protéines du sang qu’a avalé le moustique.

AQUATEUF: Au secours, à moi, Aquadrilatère, Aquachanel, aidez-moi !!!!

Aquadrilatère et Aquachanel assistent impuissantes à la terrible scène qui se déroule devant elles : Chymotrypsine s’éloigne lentement d’un pas pesant en direction d’une tâche de sang rouge vif à peine consciente des gesticulations désespérées d’Aquateuf…

AQUACHANEL: Mais, faites quelque chose, Aquaculture, on ne peut tout de même pas laisser cette grosse brute emmener le petit sans rien faire !!

AQUADRILATERE: Oui, oui, vous avez raison, pas de panique, réfléchissons calmement, comment allons-nous le sortir de là, il doit bien y avoir un moyen ! (sur un ton qui n’est absolument pas calme).

Mais soudain, le vol du moustique s’interrompt brutalement et toutes les molécules se retrouvent violemment projetées contre la paroi de sa bouche. Chymotrypsine, un peu sonnée, lâche Aquateuf. Celui-ci, qui n’a pas heurté la paroi, protégé par la masse de la grosse protéine, en profite pour s’échapper. Il rejoint à toute vitesse ses amis au moment où ceux-ci reprennent tout juste leurs esprits.

AQUATEUF: Vite, vite allons-nous en pendant que ce monstre est évanoui !!!

Sans attendre, les trois molécules déguerpissent aussi vite que possible. Hors d’haleine, elles finissent par s’arrêter, une fois certaines d’être hors de portée de l’abominable créature. Et après avoir repris leur souffle:

AQUACHANEL: Par toutes les molécules d’eau, que s’est-il passé ?

AQUADRILATERE (avec un air entendu): Je parierais que notre moustique s’est fait avalé par une autre bête.

Aquachanel et Aquateuf interloqués regardent Aquadrilatère.

AQUACHANEL: Une… bête… Mais quoi donc comme bête ?

AQUADRILATERE: Nous allons sans doute bientôt le découvrir.

Scène V

AQUADRILATERE: Bon, réfléchissons, qui pourrait être susceptible d’avoir choisi de faire de ce moustique son déjeuner… ? (en s’adressant au public) Un chien ? Un cheval ? Un mouton ? Bon sens mais c’est bien sûr ! Ca ne peut être qu’une grenouille !!!! (se tournant vers ses compères) Eh bien, mes amis, nous avons le choix, soit nous attendons patiemment que notre moustique soit digéré dans l’estomac de cette grenouille pour être libérés, soit nous suivons ce tunnel en sens inverse pour en sortir. Ensuite nous aviserons.

Aquachanel et Aquateuf le regardent un peu hagards, visiblement dépassés par la situation.

AQUADRILATERE: Mmmmh… pas d’avis ?… Alors je décide : nous allons donc sortir d’ici sans tarder. Suivez-moi !

Aquadrilatère commence visiblement à prendre goût à cette vie d’aventurier. Les trois compères se mettent alors en route en direction de la sortie du dard du moustique. Au bout d’un moment, elles débouchent dans une grande cavité aux parois à l’aspect luisant et gluant.

AQUADRILATERE (fièrement): Et voilà ! Nous voilà déjà dans l’estomac de cette grenouille. Cherchons maintenant l’aquaroute la plus proche.

AQUACHANEL (soudain l’air un peu abattu): Et dire que sans ce fâcheux orage je pourrais déjà être au bord de la mer… Dites Mônsieur Aqualifourchon, c’est encore loin ? On ne pourrait pas faire une petite pause ?

AQUADRILATERE: Une pause, vous voulez rire ? Non, non, pas question, cherchons tout de suite un panneau indicateur d’aquaroutes.

Mais voilà, alors que dans un tout petit moustique un seul panneau indiquait toutes les aquaroutes, dans la grenouille, nettement plus grande, les panneaux sont éparpillés…

AQUATEUF: Voilà une heure que nous tournons dans cette bestiole, et nous n’avons toujours pas trouvé de panneaux indiquant une aquaroute allant vers l’extérieur. Nous avons trouvé AquaSang, AquaRein, AquaCoeur, et maintenant nous ne savons même plus où nous sommes…

Mais au détour du chemin, les trois compères sont soudain surpris par un vent violent. Celui-ci ne cesse de changer de direction, malmenant les pauvres molécules dans un sens puis dans l’autre. Un véritable ouragan !! En réalité, les trois amis viennent de pénétrer dans les poumons de la grenouille. Et les voilà ballottés à droite à gauche au rythme de sa respiration.

AQUADRILATERE: Tenons-nous les uns les autres, formons une goutte et essayons d’échapper à ce courant d’air !!!

Cette fois-ci, il semble que les trois molécules ne maîtrisent plus vraiment le choix de leur destination. Profitant seulement du souffle pour avancer et s’agrippant tant bien que mal à ce qu’elles trouvent pour ne pas être aspirées en arrière, elles voient défiler à toute allure de nombreux panneaux indicateurs sans pouvoir s’y arrêter. Finalement, après avoir réussi à négocier un virage très serré dans un embranchement secondaire, elles sentent enfin le courant d’air s’affaiblir rapidement, puis s’arrêter. Les trois compères atterrissent lourdement devant un panneau sur lequel est écrit : AquaYeux.

AQUATEUF: Eh ben quelle aventure…

AQUADRILATERE (l’air pensif): Bon, bon, bon… Si nous partons vers les yeux, nous aurons au moins l’espoir d’y voir un peu plus clair.

AQUACHANEL: Ah, c’est vraiment très drôle Mônsieur Aquadruplés. Vraiment, votre humour dans de telles circonstances m’épatera toujours.

Les trois molécules d’eau se remettent en route en direction des glandes lacrymales de la grenouille, là où les larmes se forment. Au bout d’un moment Aquachanel, Aquadrilatère et Aquateuf se trouvent devant une nouvelle Aquaporine, encore plus majestueuse que les autres.

AQUAPORINE: Ah ! Enfin quelques molécules d’eau ! Eh bien ce n’est pas trop tôt, notre grenouille n’avait plus de larmes.

AQUADRILATERE: Et une vie sans larmes est comme une Aquaporine sans eau…

Aquachanel le fusille du regard.

AQUAPORINE: Euh… oui, oui, certainement... Bon, eh bien tenez-vous prêts, le départ est…

AQUACHANEL (lui coupant la parole): Attendez un peu ! Pas si vite ma grande ! Je ne voudrais pas contrarier vos projets, mais notre but à nous n’est pas une simple larme mais la mer Méditerranée.

AQUAPORINE: Je vous comprends chère Madame. Mais votre destination touristique n’est pas de mon ressort. Tout ce que je peux vous souhaiter c’est un bon voyage dans les glandes lacrymales. Mais la suite de vos péripéties, personne ne peut vous la prédire.

AQUADRILATERE: De toute manière nous n’avons pas vraiment le choix et au moins nous pourrons sortir de cet animal.

AQUACHANEL: Oh Aquajememêle vous commencez sérieusement à m’agacer vous avec vos airs de toujours avoir réponse à tout !… Bon, eh bien si c’est comme ça, alors allons-y et advienne que pourra.

Visiblement ravie par cette décision, l’Aquaporine leur indique l’entrée du tunnel. Les trois molécules se prennent par la main et s’engouffrent à l’intérieur. A peine entrées, voilà que des protons tentent à nouveau de les suivre. Mais, maintenant rompues à cette péripétie, elles n’essaient même plus de s’en défaire et se laissent entraîner vers le centre du tunnel. Elles sentent à nouveau cette force qui les plaque contre la paroi, puis les fait culbuter pour mieux les propulser à l’autre bout.

AQUATEUF: Oooooooh… je me sens vraiment mal cette fois-ci…

AQUACHANEL: Tenez bon, mon enfant. Je sens que ce sera la dernière fois.

AQUADRILATERE: Tiens, et, aqua le sentez-vous ?

AQUACHANEL: Je ne sais pas. Une intuition, je suppose.

AQUADRILATERE: Ah…et aqua ça tient, une intuition ?

AQUACHANEL: Oh, l’intuition ce n’est pas quelque chose que vous pouvez connaître vous, n’est-ce pas ?

A ces mots, tout se met à trembler. Les trois molécules se regardent les unes les autres, interloquées.

AQUACHANEL: Mais qu’est-ce qui se passe encore ? On dirait un tremblement de terre.

La grenouille de notre histoire, assise près d’une rivière était en train de converser avec son ami le furet quand celui-ci se met à lui raconter une blague.

LE FURET: Qu’est-ce qui est vert et blanc et qui fait des bonds ?

LA GRENOUILLE: Je sais pas…

LE FURET: Une grenouille avec des Nikes.

A ces mots, la grenouille est prise d’un fou rire et ses gloussements l’agitent de soubresauts ! Dans ses glandes lacrymales, la pression devient très forte, presque insupportable. Les trois molécules se sentent bientôt écrasées les unes contre les autres.

AQUACHANEL: Ne nous lâchons pas, mes amis. Restons groupés !

Brusquement, un passage s’ouvre devant elles et les molécules sont une fois de plus prises dans un courant infernal qui les entraîne à l’extérieur: une larme vient se former au coin de l’œil de la grenouille.

AQUATEUF: Ouah, regardez ça ! Quelle vue !

AQUADRILATERE: Vous voyez ce que je vois ?

AQUACHANEL: J’en doute mon cher Aquatrepattes, j’en doute, nous n’avons pas les mêmes… intérêts...

AQUADRILATERE: Là ! En dessous, c’est une rivière !! Et qui dit rivière dit quoi ? (en regardant le public)

AQUATEUF: Mal de mer ?

AQUADRILATERE: Oui mon ami ! En effet, qui dit rivière, dit mer !

AQUACHANEL: Saperlipopette ! Mais pour une fois il a raison ! Les rivières finissent toujours tôt ou tard par se jeter dans la mer !! Il faut absolument que nous plongions dedans !

AQUADRILATERE: Oh, ça va se faire tout seul, ne vous inquiétez pas. Attendons la prochaine larme et nous serons éjectés de cet œil. Mais il va falloir se tenir fort. Vous avez déjà fait de l’aquatamponneuse ?

Mais personne n’a le temps de répondre. La grenouille s’étant mise à rire de plus belle, une deuxième larme plus grosse que la première émerge effectivement de la glande lacrymale et fonce à toute allure sur eux. Percutée de plein fouet, leur propre larme se met en boule, vacille un moment au coin de l’œil, perd totalement l’équilibre et tombe dans le vide. Sa chute paraît interminable aux trois amis qui ont le temps de faire quelques commentaires.

AQUATEUF: C’est méga coool ! On vole !!

AQUADRILATERE: Magnifiques couleurs dans ce pré, en effet. Avez-vous remarqué les vaches qui paissent au loin ? Et le pissenlit là-bas ? Est-ce le nôtre ?

La larme finit sa course dans la rivière. Les trois molécules qui ne se sont toujours pas lâchées s’installent confortablement dans le courant fluvial.

AQUATEUF: Vraiment cette fois, je crois que je vais être malade…

AQUACHANEL: Ah non, ce n’est pas le moment ! Nous avons réussi notre pari, mes amis !! Nous sommes en route pour la mer, le soleil et le sable chaud ! Au revoir le gris, les caniveaux puants, les aquariums luxueux et les stations d’épuration. Fini pour nous les pissenlits, les moustiques et les grenouilles. Réjouissez-vous, car une nouvelle vie se profile devant nous ! Nous allons enfin voir LA MER !!!!!!!!

AQUADRILATERE: Aqua je répondrai : Et l’océan ? Aqua ça ressemble l’océan ????

Scène VI

Les trois molécules, enfin arrivées à leur destination, se prélassent dans des transats sur le sable chaud d'un bord de mer.

Effleurer incessamment un mur comme pour s’assurer de sa présence réconfortante. Eviter tout contact du regard comme pour se protéger de ceux qui l’entourent. Fuir les conversations comme si l’esprit ne pouvait articuler un mot. C’est l’impression que pourrait nous laisser la rencontre avec un autiste. Syndrome aux signes plus ou moins accentués, l’autisme isole les personnes qui en souffrent mais peut aussi révéler des personnalités surprenantes. Bien que les causes restent à ce jour incomprises, une certitude est acquise : les facteurs responsables sont complexes et englobent aussi bien l’environnement que des protéines du cerveau. [PDF] [english]

Où il est question de solitude

Rain Man, le personnage principal du film éponyme de la fin des années 80, pouvait compter en un clin d’œil quelque deux cents cure-dents échoués sur le sol. Incarné avec justesse par Dustin Hoffman, ce personnage émouvant a fait connaître l’autisme au grand public de l’époque. Derrière l’écran vit toujours celui qui a inspiré le scénariste : Kim Peek, le "vrai" Rain Man. Cet autiste qualifié "de haut niveau" présentait, malgré des troubles du langage et du comportement, des facultés intellectuelles extraordinaires telles que le calcul mental.

Toutefois, il n’existe pas un autisme mais une foule d’autismes. Comme la palette d’un peintre peut composer un vaste dégradé de couleurs, les symptômes plus ou moins marqués se combinent sur une large échelle de sévérité. Néanmoins, cette pathologie déconcertante frappe invariablement dans trois domaines comportementaux : les interactions humaines réciproques, la communication verbale et non verbale, ainsi que les champs d’intérêts.

Les autistes sont généralement dépeints comme des individus qui vivent repliés sur eux-mêmes. Ils fuient tout contact visuel et restent indifférents aux objets et aux personnes qui les entourent. Incapables de mener un semblant de conversation, ils répètent, comme en écho, des mots ou des phrases. Ils ont aussi bien souvent des difficultés à saisir le sens des métaphores et les interprètent quelquefois littéralement : l’image "se prendre en main" peut devenir "saisir son corps avec les mains". Leur manque d’empathie – éprouver ce que ressent autrui – est encore une entrave de plus dans le tissage de relations sociales alors qu’ils sont pourtant capables de ressentir des émotions comme la peur ou le plaisir.

En revanche, ils accordent aux détails une attention démesurée. Leur préoccupation pour les bulletins météorologiques ou les horaires de train n’est autre qu’un refuge contre les interactions humaines et les émotions qu’elles peuvent déclencher et qui les submergeraient tel un raz de marée. Un autre signe distinctif des autistes, qui pourrait traduire la grande agitation ou anxiété qui les habite, est leur attitude corporelle. On peut les voir fréquemment s’enfermer dans des mouvements répétitifs tels que se balancer d’avant en arrière, toucher des poignées de portes ou même se taper la tête contre un mur.

Les autistes partagent bien d’autres symptômes encore : un manque d’imagination et de fantaisie, une incapacité à imiter les actions d’autrui, une hypersensibilité à des stimuli extérieurs comme à certains sons par exemple et une résistance aux changements. Le repliement sur soi ne cache pas seulement une difficulté à interagir avec autrui et à s’exprimer mais ressemble aussi à une lutte contre toute source d’angoisse et de tempêtes émotionnelles.

Une découverte tardive pour une pathologie précoce

Le principal trait de l’autisme, à savoir le retrait des relations sociales, est contenu dans sa dénomination-même. Et pour cause, "autisme" dérive du grec "autos" qui signifie "soi". Mais ce terme ne fut pas utilisé initialement pour désigner l’affection dont souffrait Kim Peek. C’est le psychiatre suisse Eugène Bleuler qui, le premier, l’employa en 1911 pour désigner un symptôme central de la schizophrénie : le repliement sur soi-même.

Quand le syndrome de l’autisme fut-il alors découvert ? Au début des années 40 par le psychiatre américain Leo Kanner et le pédiatre-psychiatre viennois Hans Asperger, qui reprirent alors le terme introduit par Bleuler pour nommer cette pathologie unique. Indépendamment l’un de l’autre, tous les deux découvrirent ce trouble précoce du développement qui affecte environ 0.5% des enfants et trois fois plus les garçons que les filles.

Bien que l’on puisse suspecter une forme d’autisme dans les toutes premières années de la vie, un diagnostic fiable ne pourra généralement être posé qu’à partir de l’âge de trois ans. Un suivi éducatif spécialisé sera d’autant plus bénéfique que le syndrome sera détecté tôt puisque, malheureusement, on ne guérit pas de l’autisme. En ce sens, les autistes disposent aujourd’hui de maintes thérapies comportementales – pour corriger leurs comportements sociaux, développer la communication non verbale ou leur enseigner l’autonomie, par exemple – qui visent à ouvrir une brèche dans le mur qui les isolent de leurs proches et du monde environnant.

Une origine confuse

Au moment où l’on commença à s’intéresser de près à l’autisme autour des années 50, l’école psychanalytique était fort présente et expliquait nombre de désordres psychiatriques par des troubles de la relation enfants-parents. L’autisme n’échappa pas à la vision de l’époque. Il était en effet estimé qu’une relation inadaptée mère-enfant était à l’origine de ce syndrome. Une séparation de la mère et de l’enfant était même préconisée par certains médecins américains.

Fig.1 Les zones altérées du cerveau autiste seraient le cortex cérébral, le système limbique et le cervelet.

Comment expliquer l’apparition de l’autisme ? Pourquoi une telle diversité dans la gravité des symptômes ? Les progrès en analyses médicales et l’approfondissement des connaissances sur le cerveau ont fait naître un flot de théories. Aujourd’hui, sans pour autant avoir mis le doigt sur des éléments clés, les chercheurs pensent que les causes sont multiples. Parmi elles, on peut citer les maladies qui présentent un trait autistique, les facteurs environnementaux et les anomalies génétiques.

L’étude d’autres pathologies révèle que les causes de l’autisme ne sont pas nécessairement spécifiques de cette affection. Le syndrome de Rett, qui touche uniquement les filles et se caractérise par un état autistique et la perte de la parole, résulte de la modification d’une unique protéine. D’autre part, les femmes portant un seul chromosome X au lieu de deux – i.e. victimes du syndrome de Turner, maladie qui altère les organes génitaux, voir le dossier "Etre ♂ ou ♀, telle est la question", mars 2007 – sont plus susceptibles de développer une forme autistique, sans que l’on sache précisément pourquoi.

Qu’en est-il des facteurs environnementaux ? A la fin des années 90, on s’est interrogé sur le danger que pouvaient représenter les vaccins. A la source de ce débat sont des enfants vaccinés avec le ROR – rubéole-oreillons-rougeole – qui seraient devenus autistes. Cette étude a eu l’effet d’une bombe dans l’opinion publique. Mais quelques années plus tard, le doute a eu raison de cette analyse, et il s’avéra que les résultats avaient été frauduleusement biaisés. Depuis, la responsabilité de ce vaccin est totalement mise hors de cause. En revanche, le rôle d’autres éléments environnementaux est prouvé. Le cytomégalovirus ou le virus de la rubéole contracté pendant la grossesse peut malheureusement être à l’origine du développement d’une forme d’autisme chez l’enfant.

Quant aux facteurs génétiques, les candidats sont toujours plus nombreux. La majorité d’entre eux sont des gènes et des protéines impliqués dans la construction du cerveau. Les symptômes de l’autisme reflètent sans aucun doute le dysfonctionnement de certaines aires cérébrales (fig.1). Etant donné que la maladie se traduit par une vive anxiété, des troubles linguistiques et un effacement des comportements sociaux, de fortes suspicions pèsent sur les interactions entre le système limbique – i.e. le centre des émotions, le cervelet – qui intervient dans les mouvements volontaires et les sensibilités sensorielles, et le cortex cérébral – qui centralise entre autre le langage, l’apprentissage et les comportements.

Des protéines communicatrices

Parmi les protéines suspectées d’intervenir dans l’autisme, une kyrielle est impliquée dans la communication neuronale, processus à la base du fonctionnement du cerveau. La communication d’un neurone à l’autre s’effectue au niveau des synapses.

Fig.2 Structure d’une synapse. Le neurone émetteur transporte le message sous la forme d’un influx nerveux le long de son axone. Les neurotransmetteurs prennent le relais dans l’espace synaptique et sont captés sur des récepteurs à la surface des dendrites. Le message est ensuite traité par le neurone récepteur.

Qu’est-ce qu’une synapse ? C’est une zone de contact et de communication entre deux neurones, l’un émetteur d’un message et l’autre, récepteur de ce même message. Pour transférer l’information, les neurones ont à leur disposition deux types de prolongements cellulaires qui font office d’organes de communication. Le neurone émetteur envoie le message par son câble, ou axone, et le neurone récepteur reçoit ledit message au niveau de ses antennes, ou dendrites (fig.2). La structure d’une synapse place donc en face à face un axone avec un dendrite. Pour son fonctionnement, la synapse met en jeu de nombreuses protéines : des récepteurs, des molécules adhésives et des protéines d’assemblage.

Les récepteurs sont des protéines logées à la surface des dendrites et qui jouent un rôle tout particulier puisqu’elles vont relayer l’information à l’intérieur du neurone récepteur. Comment cela se déroule-t-il ? Le neurone qui adresse le message déverse par l’extrémité de son axone des molécules chimiques, ou neurotransmetteurs. Ces molécules messagères traversent l’espace synaptique et sont ensuite recueillies par des récepteurs spécifiques à l’extrémité des dendrites. Divers types de récepteurs existent et chacun est défini par le neurotransmetteur qu’il reconnaît. Ainsi les récepteurs du GABA et les récepteurs du glutamate – les deux plus grandes familles présentes dans le cerveau – fixent le GABA et le glutamate respectivement. Quel est leur rôle ? Les récepteurs du GABA transmettront un signal inhibiteur tandis que les récepteurs du glutamate communiqueront, au contraire, un signal favorable à la propagation du message vers un autre neurone.

La transmission du message au travers de la synapse exige une relation étroite entre les neurones. Comment se crée le contact synaptique ? C’est là toute la mission des protéines adhésives. Dans plusieurs cas d’autisme, deux de ces protéines se sont montrées défectueuses suite à une modification de leurs gènes. Ce sont les neuroligines 3 et 4. Normalement, elles sont ancrées dans la membrane dendritique et "s’accrochent" à d’autres protéines d’adhésion sur l’axone qui leur fait face. Mais lorsqu’elles sont altérées, les neuroligines 3 et 4 deviennent inopérantes. Les scientifiques supposent alors que la formation des synapses échoue et que la communication neuronale est interrompue, ce qui modifierait in fine le fonctionnement des structures cérébrales affectées.

Chez les autistes, il a été également mis en évidence dans les dendrites que les neuroligines et les récepteurs du glutamate ont un partenaire commun : une protéine d’assemblage baptisée Shank3. Qu’appelle-t-on au juste "protéine d’assemblage" ? Une telle protéine s’apparente à un adaptateur autour duquel se monte un échafaudage de protéines. Pour cela, Shank3 dispose d’une région particulière, en forme d’hélices, nommée SAM qui lui permet de "s’auto-assembler". De la sorte, elle va pouvoir s’associer à un vaste nombre de protéines, à commencer par les neuroligines et les récepteurs glutamatergiques. Plus généralement, Shank3 se lie également aux partenaires des récepteurs qui vont traiter le message nerveux et au cytosquelette, un réseau protéique à la base de la morphologie dendritique. Ces caractéristiques lui confèrent un rôle crucial dans la formation et le fonctionnement des dendrites et incidemment des synapses. Ainsi un défaut dans Shank3, comme cela a été observé tout récemment chez certains autistes, pourrait affaiblir la communication neuronale, cible encore une fois de la pathologie.

Des autistes exceptionnels

Bien que les autistes aient de profondes difficultés à communiquer avec autrui, ce qui se répercute de manière troublante au niveau neuronal, il n’en demeure pas moins que certains développent des aptitudes exceptionnelles. Près de 10% des autistes sont ce que l’on surnomma pendant longtemps des "idiots savants" ou des "prodiges". Qualifiés généralement d’"autistes de haut niveau", plusieurs sont à ce jour fort célèbres, comme le sont Kim Peek pour sa mémoire photographique et Stephen Wiltshire pour son talent de dessinateur urbain (voir les encadrés).

Parmi les autistes extraordinaires, un certain nombre est dit atteint du syndrome d’Asperger, une forme d’autisme décrite par le psychiatre viennois Hans Asperger en 1944 mais seulement reconnue en 1981, faute de traduction de ses travaux rédigés en allemand. Quelles sont les différences entre l’autisme et le syndrome d’Asperger ? Il n’y a pas de réponse claire et précise. Toutefois, les "asperger" ou "aspie" ont en général une intelligence normale voire supérieure à la moyenne et parfois ne présentent aucun retard du langage dans la petite enfance, contrairement aux autres autistes. La différence ultime serait peut-être qu’ils peuvent nous parler de leurs expériences, de leurs sentiments et de leurs états d’âme. En revanche, ils n’échappent pas au trait caractéristique de cette pathologie aux multiples visages : la difficulté plus ou moins vive à établir des relations sociales avec autrui.

Fig.3 Le Royal Albert Hall à Londres, dessiné par Stephen Wiltshire à l’âge de neuf ans.

Temple Grandin, née en 1947 aux Etats-Unis et déclarée initialement autiste, semble selon les médecins atteinte d’une forme proche du syndrome d’Asperger. Descendante d’une lignée de fermiers, elle voue dès son jeune âge une passion sans borne aux animaux. C’est donc naturellement qu’elle s’oriente vers des études en sciences animales et obtient un titre de professeur à l’université du Colorado. De plus, très sensible au bien-être des animaux, elle s’intéresse à la conception d’équipement pour le bétail et devient une experte de renommée dans ce domaine. En parallèle, consciente de sa pathologie et de ses manques – incompréhension des interactions sociales humaines, absence de maîtrise des métaphores, difficulté à tisser des liens affectifs avec des êtres humains –, Temple Grandin tente de faire découvrir l’autisme au grand public de part son expérience. C’est ainsi qu’elle nous livre son autobiographie Ma vie d’autiste, un ouvrage unique en son genre.

Malgré leurs itinéraires exceptionnels, ces autistes n’en restent pas moins profondément marqués par leur maladie, et on ne peut sous-estimer leurs troubles relationnels et émotionnels, qui peuvent entraver sévèrement leur autonomie et leur intégration sociale. Ces histoires fascinantes pour les uns ou dérangeantes pour les autres ne peuvent nous laisser indifférents. Comment des défauts cérébraux peuvent-ils éveiller de telles aptitudes ? Comment vit-on ou survit-on dans un isolement social et affectif ? Si l’exploration du monde autiste peut remettre en question nos repères de la normalité sociale, elle nous rappelle aussi qu’un long chemin reste à parcourir pour saisir les méandres du cerveau humain.

• Neuroligin-3, Homo sapiens (humain): Q9NZ94
• Neuroligin-4, Homo sapiens (humain): Q8N0W4
• Shank3, Homo sapiens (humain): Q9BY