Comment la cellule copie son ADN sans se tromper express

Deux équipes de cantonniers posent de l'asphalte depuis les deux extrémités d'une rue. Elles avancent l'une vers l'autre, et c'est de leur coordination que dépend le moment où la rue sera prête. C'est à peu près ainsi que la cellule copie son ADN avant de se diviser – sauf qu'au lieu d'asphalte, il y a un long fil moléculaire porteur d'instructions, et au lieu d'ouvriers, de minuscules complexes protéiques qui démarrent en de nombreux points à la fois.

Mais sur le chemin, il peut y avoir de la chaleur, une barrière chimique ou un dommage. Les ouvriers ralentissent, parfois même s'arrêtent. Dans la cellule, c'est pareil. Les auteurs de l'étude ont construit un modèle informatique de cette chaîne de montage pour la levure de boulanger – un organisme qui sert souvent de modèle simple de cellule vivante. Dans la simulation, chaque « lettre » de l'ADN était prise en compte individuellement, et le comportement des copieurs était régi par des règles probabilistes : quand démarrer, à quelle vitesse avancer, et combien de « carburant » – les ressources cellulaires – ils ont à disposition.

Le modèle a été testé sur des données provenant de conditions normales, puis « soumis » à un stress : on a augmenté la température, ajouté une substance chimique, l'hydroxyurée, qui gêne la copie, ou simulé des dommages à l'ADN. Il s'est avéré que seulement deux paramètres clés – la disponibilité des ressources et la dispersion des vitesses des copieurs – peuvent reproduire toute la diversité des réponses de la cellule au stress. Lorsque les vitesses des copieurs varient légèrement, la durée totale du processus obéit à une loi statistique particulière – la distribution d'Erlang. C'est elle qui engendre ces retards rares mais très longs. La cellule semble garder des capacités de réserve pour ce genre de cas, afin de pouvoir quand même terminer le travail.

Ainsi, les équipes sur la route peuvent être retardées par la chaleur ou le manque de matériaux, mais la rue sera quand même asphaltée. La cellule gère la copie de l'ADN selon le même principe – et nous comprenons maintenant mieux comment.