Comment un microbe d'une source chaude de Yellowstone a-t-il rendu la PCR possible ?

En lui fournissant une enzyme qui résiste à la chaleur dont la PCR a besoin. La PCR copie un fragment d'ADN par cycles, et après chaque cycle il faut chauffer le mélange au-delà de 90 °C pour séparer les nouveaux brins. Cette chaleur inactivait l'enzyme utilisée au départ, le fragment de Klenow tiré de la bactérie E. coli. La Taq polymérase, issue de la bactérie des sources chaudes Thermus aquaticus, supporte les 95 °C nécessaires sans se dénaturer : elle l'a donc remplacée.

Sa découverte a renversé une idée reçue. Quand l'étude biologique des sources chaudes a commencé dans les années 1960, on pensait que les bactéries thermophiles ne pouvaient pas vivre au-delà d'environ 55 °C, jusqu'à ce qu'on en trouve qui prospéraient dans des sources plus chaudes. En 1969, Thomas D. Brock et Hudson Freeze, de l'université de l'Indiana, ont décrit l'une d'elles, venue de Mushroom Spring dans le parc national de Yellowstone, et l'ont nommée Thermus aquaticus, « eau chaude » en latin. Elle pousse le mieux entre 65 et 70 °C et survit jusqu'à 80 °C : c'est un extrêmophile, un organisme qui prospère dans des conditions extrêmes, et pas seulement qui les endure.

En 1983, Kary Mullis, chez Cetus Corporation, a inventé la PCR elle-même, en utilisant deux courtes amorces d'ADN et une polymérase pour copier un segment cible de façon exponentielle, un travail qui lui a valu le prix Nobel de chimie en 1993. La Taq a rendu la méthode pratique, et en 1989 la revue Science en a fait sa toute première « molécule de l'année ».

L'argent est une histoire à part. Cetus a donné 10 000 dollars à Mullis, puis a vendu les brevets de la PCR à Roche pour quelque 300 millions de dollars (330 millions selon une autre source), et Mullis s'est senti floué toute sa vie. Les ventes de Roche liées à la PCR ont atteint 5,4 milliards de dollars en 2022, sans que Yellowstone, le service des parcs nationaux ou le Wyoming en touchent la moindre part.