L'obésité est peut-être le mal de ce siècle ; si cette maladie a de nombreuses causes, elle résulte d'un excès de stockage des lipides (les graisses de l'alimentation) dans les cellules graisseuses, ou adipocytes, et d'un surplus énergétique chronique (on ne dépense pas suffisamment d'énergie en comparaison des apports). Mais il existe deux types de tissus graisseux dans l'organisme : le blanc, qui est la plus importante réserve énergétique de l'organisme (et qui représente 15 à 20 pour cent du poids d'un adulte sans surcharge pondérale), et le brun, formé de cellules graisseuses brunes, qui est une source de chaleur. Alexandros Vegiopoulos, du Centre de recherche en cancérologie de Heidelberg, en Allemagne, et ses collègues ont trouvé chez la souris le moyen de favoriser la production de tissu brun, brûleur de calories.

Les adipocytes blancs synthétisent et stockent les lipides ; ils n'en libèrent que lorsque les besoins de l'organisme sont supérieurs aux apports alimentaires. On les trouve notamment dans l'abdomen et les cuisses et s'ils stockent trop de lipides, ils sont impliqués dans l'obésité. Les adipocytes bruns, quant à eux, stockent les lipides, mais les consomment rapidement pour produire de la chaleur. Ils participent à la régulation thermique du corps. Ils sont surtout présents chez les mammifères hibernants ainsi que chez le fœtus et le nouveau-né humains, car ils permettent au nourrisson de s'adapter à son nouvel environnement froid. La présence de ce tissu brun chez l'adulte a longtemps été discutée, mais on sait depuis 2009 qu'il subsiste le long de la colonne vertébrale et sous les clavicules. Il s'activerait notamment en réaction au froid (par exemple quand la température extérieure passe de 22°C à 16°C) pour réchauffer l'organisme.

Favoriser la production de ce tissu brun aux dépens du blanc pourrait ainsi constituer une stratégie efficace pour lutter contre l'obésité. Les biologistes allemands ont montré chez la souris qu'une enzyme nommée cyclooxygénase-2 induit l'évolution des cellules adipeuses dites progénitrices – qui donneront des cellules graisseuses fonctionnelles – en cellules brunes plutôt qu'en cellules blanches. Ainsi, les souris génétiquement modifiées pour fabriquer d'importantes quantités de cette enzyme brûlent rapidement leur énergie et sont protégées d'une obésité due à l'alimentation, comparées à des souris normales. Or la cyclooxygénase-2 est nécessaire à la synthèse des prostaglandines, hormones qui interviennent dans de multiples fonctions de l'organisme, dont le système immunitaire. Et les biologistes ont montré que les prostaglandines favoriseraient l'expression des gènes du tissu brun dans les cellules adipeuses. Voilà une voie thérapeutique contre l'obésité qu'il va falloir sérieusement étudier.

L'idée selon laquelle un gène donné code une seule protéine a longtemps prévalu. Ce dogme s'est écroulé dans les années 1980 : un gène peut conduire à plusieurs protéines différentes. Mais les mécanismes sous-jacents au choix de la protéine fabriquée restaient largement inconnus. Une équipe au Canada est parvenue à les éclaircir en partie.

Dans les années 1960, les biologistes ont déchiffré le code génétique, c'est-à-dire le « dictionnaire » qui établit une correspondance entre l'information génétique et les protéines qu'elle code : à chacun des 4³ = 64 triplets possibles de bases (A, T, C et G) de l'ADN d'un gène est associé un des 20 acides aminés disponibles (ou une instruction, telle que STOP) de la protéine que ce gène code. Ce dictionnaire, simple et efficace, a contribué à former le dogme « un gène – une protéine » ; et tant pis pour l'ARN, la molécule intermédiaire par laquelle l'information génétique est transcrite puis traduite en protéines.

Cependant, les ARN sortirent rapidement de l'ombre et on leur découvrit plusieurs rôles incontournables dans la vie cellulaire : on ne pouvait plus les négliger ! Parmi ces fonctions, l'une des plus étonnantes est l'épissage alternatif : il s'agit d'un phénomène grâce auquel un seul gène peut coder plusieurs protéines, parfois plusieurs milliers. Par exemple, les trois gènes nommés neurexin codent plus de 3 000 protéines qui participent à l'établissement des synapses dans le cerveau. Dès lors, on comprend mieux comment l'être humain, avec « seulement » quelque 20 000 gènes, peut disposer d'un nombre bien supérieur de protéines.

Toutefois, on ignorait tout de la logique du fonctionnement de cette « source de complexité ». L'enjeu est d'importance quand on sait qu'une perturbation de l'épissage alternatif conduit parfois à des maladies. Yoseph Barash, Brendan Frey et Benjamin Blencowe, de l'Université de Toronto, au Canada, et leurs collègues ont réussi à y voir plus clair dans ce désordre apparent.

Comment fonctionne l'épissage alternatif ? Chez les eucaryotes (les organismes, tel l'être humain, dont les cellules sont pourvues de noyaux), les gènes ne sont pas d'un seul tenant, mais constitués de plusieurs fragments, les exons et les introns : seuls les premiers participent au codage des protéines. Lors de l'épissage, les introns sont éliminés et les exons sont raboutés en un ARN messager dit mature : c'est lui qui est ensuite traduit en protéine. Mais parfois, certains exons sont eux aussi mis de côté et n'interviennent donc pas dans la fabrication de la protéine. Ainsi, à partir d'un nombre donné d'exons dans un gène, c'est tout une combinatoire qui est autorisée.

L'une des difficultés pour comprendre les ressorts de l'épissage alternatif est qu'il dépend des séquences à la frontière des introns et des exons, mais aussi d'une multitude d'autres séquences, situées dans les exons et dans les introns. Ces séquences dites auxiliaires sont reconnues par des facteurs de régulation qui favorisent ou à l'inverse empêchent l'épissage de tel ou tel morceau. Une autre difficulté tient aux effets variables d'une séquence auxiliaire selon sa position dans le gène. Comment s'y retrouver dans cet imbroglio de relations ?

L'équipe canadienne a utilisé deux types d'informations : d'abord, une liste de près de 3 000 exons de gènes liés à quatre types de tissus différents (cerveau, muscle, cellules embryonnaires, tube digestif) ; ensuite, un répertoire de milliers de séquences auxiliaires (identifiés par des années de travaux de différentes équipes). Les biologistes ont aussi tenu compte de l'organisation spatiale des exons et des introns. L'ensemble de ces données a alimenté un algorithme informatique qu'ils ont mis au point et qui a livré de nombreux résultats.

Le programme a identifié les exons alternatifs (ceux qui ne sont pas gardés à chaque fois) ainsi que leur destin (conservation ou élimination) selon les tissus où le gène s'exprime. En outre, il a identifié les combinaisons de motifs (séquences frontières, séquences auxiliaires, etc.) qui correspondent le mieux à telle ou telle sélection d'exons. L'algorithme a aussi mis en évidence une classe d'exons, inconnue jusqu'alors, dont l'inclusion, qui conduit à des protéines non fonctionnelles, est fréquente lorsqu'on passe de tissus embryonnaires à des tissus adultes.

En fin de compte, un nouveau code a été mis au jour, qui éclaire la mécanique des réarrangements d'information génétique contenus dans les gènes selon les cellules. Ce code gagnera sans doute en précision à mesure qu'il sera testé (et conforté) par les innombrables résultats d'analyses à haut débit effectuées par les biologistes du monde entier, notamment avec d'autres types de tissus que ceux étudiés ici.

Les plantes carnivores ne sont pas des plantes ordinaires. Vivant dans des milieux souvent pauvres en nutriments, elles se sont adaptées en développant des stratégies pour capturer et digérer les insectes dans leurs feuilles transformées en pièges. Couleurs vives attrayantes, nectar, guides ultraviolets sont autant de leurres employés pour attirer leurs proies.

Une nouvelle stratégie a été mise en évidence chez Nepenthes rafflesiana, une plante carnivore tropicale poussant surtout sur les sables blancs des forêts du Nord de l'île de Bornéo. Laurence Gaume-Vial et ses collègues du Laboratoire botanique et bioinformatique de l'architecture des plantes, à Montpellier, et Jean-Marie Bessière, du Laboratoire de chimie appliquée de l'École nationale supérieure de chimie, également à Montpellier, ont montré que les feuilles de Nepenthes rafflesiana produisent tout un bouquet d'arômes pour appâter leurs proies. Elles imitent ainsi les fleurs qui émettent tout un éventail de composés volatils afin d'attirer divers insectes pollinisateurs.

Chaque feuille de Nepenthes rafflesiena forme une urne remplie d'un liquide viscoélastique. Lorsqu'un insecte imprudent est pris au piège de cette glu, il lui est impossible de s'échapper, et une lente digestion commence. Les jeunes pousses de Nepenthes rafflesiana produisent des urnes au ras du sol. Ces urnes, dites terrestres, sont arrondies et de couleur rouge. Au fil du temps, la plante carnivore devient grimpante et s'accroche à la végétation environnante pour monter parfois jusqu'à 15 mètres de haut. Elle produit alors des urnes aériennes en forme d'entonnoir qui sont généralement jaunes.

Les chercheurs ont remarqué que les proies présentes au menu dépendent du type d'urne. Les urnes terrestres attirent principalement les insectes rampants (fourmis, termites) et les araignées. Les urnes aériennes sont visitées non seulement par les insectes rampants et les araignées, mais aussi par des insectes volants qui consomment d'habitude le nectar et le pollen des plantes à fleurs : mouches, papillons, coléoptères, moustiques, abeilles, guêpes, etc. En sentant de près les urnes aériennes, les chercheurs ont constaté qu'elles dégagent une odeur agréable, fruitée et florale. Les urnes terrestres, quant à elles, sont peu odorantes. Des expériences en laboratoire ont confirmé cette relation entre l'odeur émise et la diversité des proies attrapées.

Dans un premier temps, les chercheurs ont montré qu'en l'absence de stimulus visuel, des insectes de diverses espèces préfèrent se diriger dans un compartiment où sont diffusés des effluves d'urnes de la plante carnivore plutôt que dans un compartiment témoin, sans odeur particulière. De plus, les insectes volants préfèrent l'odeur des urnes aériennes à celle des urnes terrestres.

Dans un second temps, l'équipe de Montpellier a identifié la composition chimique des odeurs émises par chacune des urnes. Les composés volatils, récupérés sur un filtre, sont d'abord dissous dans un solvant puis séparés par la technique dite de chromatographie en phase gazeuse. L'identification est alors réalisée par spectrométrie de masse, technique qui se fonde sur la différence de rapport masse/charge de chaque molécule.

Pas moins de 54 composés, appartenant à trois grandes familles de composés volatils, ont ainsi été mis au jour : des acides gras et leurs dérivés, des composés aromatiques (des benzénoïdes) et des terpènes (des dérivés de l'isoprène, produits par de nombreuses plantes). Les analyses montrent que les urnes aériennes produisent beaucoup plus de composés aromatiques et de terpènes, susceptibles d'attirer les insectes volants visiteurs de fleurs, que leurs homologues terrestres.

On savait déjà que certaines plantes sont capables d'émettre par leurs feuilles des composés volatils du type dérivés d'acides gras ou terpènes pour éloigner les herbivores. Les feuilles de ces plantes carnivores ne faisant que rarement l'objet d'attaques d'herbivores, rien ne laissait cependant supposer qu'elles émettent des molécules odorantes. Les odeurs qu'elles émettent, contrefaçon biochimique des plantes à fleurs, sont le fruit d'une adaptation à un milieu naturel pauvre en nutriments au niveau du sol, mais riche en insectes. Reste maintenant à comprendre comment la plante carnivore ne piège pas ses propres pollinisateurs...