Les animaux fluorescents fascinent chercheurs, artistes et militaires
De nombreux animaux ou plantes émettent de la lumière. Les biologistes utilisent ce phénomène comme outil d'investigation pour explorer les mécanismes du vivant. Mais la bioluminescence peut aussi trahir les sous-marins ou transformer les lapins en oeuvres d'art
Mis à jour le mercredi 4 octobre 2000
Christiane Galus
EDUARDO KAC, professeur d'art et de technologie à Chicago, l'a baptisée Alba. Cette lapine albinos génétiquement modifiée présente une particularité étonnante : éclairés en lumière ultraviolette, ses poils et ses moustaches blancs, ainsi que ses yeux, prennent une couleur vert fluorescent du plus bel effet.
L'Américain, qui se dit « artiste transgénique», l'a présentée à Avignon récemment. Il explique, sur son site Internet, avoir l'intention de créer des «êtres vivants uniques » de ce type à des fins artistiques. Avec un succès très mitigé de la part des associations de défense des animaux et des scientifiques, notamment ceux de l'Institut national de la recherche agronomique (INRA), qui lui ont prêté Alba.
L'animal, qui a été conçu à des fins purement scientifiques, a été confié à Eduardo Kac pour étayer un débat sur les rapports entre science et art. Mais, précise-t-on à l'INRA, il n'est pas question de le lui laisser, ne serait-ce qu'en raison de la réglementation française sur les animaux transgéniques. « Je ne veux plus entendre parler de cette histoire de lapin vert», s'emporte, pour sa part, Louis-Marie Houdebine, directeur de recherches à l'INRA, responsable du groupe de différenciation cellulaire au centre de Jouy-en-Josas (Yvelines), l'un des concepteurs d'Alba. « Cet animal n'est pas une fantaisie de chercheur fou. Elle est le descendant d'animaux transgéniques primaires. Nous avons actuellement en notre possession sept ou huit animaux de ce type, destinés à des études sur le développement embryonnaire.»
Pour leur conférer leurs caractéristiques particulières, les chercheurs de Jouy-en-Josas ont introduit dans le génome des lapins un gène codant pour une protéine fluorescente - green fluorescent protein, ou GFP - présente à l'état naturel chez la méduse Aequorea victoria.
La GFP contient de l'aequorine, une photoprotéine qui émet sa lumière une fois activée par des ions calcium. « Ce gène vert a été modifié pour être utilisé chez le lapin et ciblé pour marcher dans toutes les cellules de l'animal », précise Louis-Marie Houdebine. Il constitue un « biomarqueur » extrêmement important de plus en plus utilisé par les biologistes depuis cinq ans. Son emploi est « simplissime » : quand le gène a été introduit dans un organisme, végétal ou animal, il suscite la production de GFP qui peut facilement être détectée sous la lumière ultraviolette.
En biotechnologie, une de ses principales applications, cette protéine luminescente permet de comprendre le fonctionnement de certains gènes, et la manière dont ils s'expriment sous forme de protéines. « On place la séquence codante de cette GFP sous les promoteurs de gènes dont on cherche à trouver la régulation, explique Yves Chupeau, chercheur à l'INRA, au laboratoire de biologie cellulaire sur les plantes. Cet attelage génétique est introduit ensuite dans l'organisme étudié. Pour en suivre le fonctionnement, il suffit alors d'observer l'évolution des cellules fluorescentes.»
MÉLANGER LES COULEURS
Les spécialistes des protéines ont même perfectionné cet outil étonnant en modulant la longueur d'onde de l'émission lumineuse de la GFP qui peut, aujourd'hui, produire également du bleu ou du rouge. Dans une étude biologique, il est ainsi possible de mélanger plusieurs couleurs. Depuis quelques années, les scientifiques ont introduit le gène codant pour la GFP chez différents animaux : souris, poissons de laboratoire, nématodes, mouches et vers à soie. L'équipe de chercheurs qui a créé le premier ver à soie transgénique ( Le Monde du 7 janvier 1999) a utilisé la GFP « pour savoir si la transgenèse avait réussi », explique Gérard Chavancy, directeur de l'unité nationale séricicole de l'INRA à Lyon.
La GFP est également très utilisée pour mener des recherches fondamentales et appliquées sur la réaction des végétaux au stress ; ou pour « décortiquer» l'activité enzymatique d'une plante face à l'action du milieu, en fonction des variations de la température et de la lumière. La réponse à une attaque virale est également visualisée : « En introduisant le gène de la GFP dans un virus, on parvient à suivre sa propagation quand on irradie la plante en ultraviolet », précise Yves Chupeau. Mais, si son emploi se développe très rapidement, la fluorescence n'est pas le seul biomarqueur « visible » des scientifiques. Depuis dix ou quinze ans, ils ont à leur disposition d'autres outils utilisant une autre lumière du vivant : la bioluminescence, une lumière émise par certains animaux à l'occasion d'une réaction chimique. C'est le cas du gène « bleu », extrait de la bactérie Escherichia coli, utilisé depuis dix ans. Le gène bleu est très utilisé dans les expériences de clonage de gènes réalisées chez les bactéries. Mais son utilisation implique « de tuer la cellule pour faire entrer le substrat sensible, afin que la réaction de la coloration ait lieu », précise Louis-Marie Houdebine.
La luciferase, enzyme catalysant la réaction bioluminescente chez de nombreuses espèces vivantes, sert également de marqueur biochimique depuis une quinzaine d'années. Elle implique également la présence d'un substrat, et la coloration n'est pas visible à l'oeil nu. Elle est utilisée par de très nombreuses équipes de chercheurs. Celle de Louis-Marie Houdebine l'emploie, en particulier, pour tester différents vecteurs d'expression génétique afin de définir la meilleure manière de produire des protéines-médicaments dans le lait : l'analyse du taux de luciferase dans la glande mammaire des souris transgéniques permet de tester la valeur de ces vecteurs.
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