Ce livre de biologie moléculaire et cellulaire se distingue essentiellement par ses illustrations de molécules et de portions de cellules, dans lesquelles tous les composants sont représentés à l'échelle. Cette approche structurelle est complémentaire des représentations fonctionnelles traditionnellement utilisées en cours de biologie.
Il existe au bas mot des dizaines d’ouvrages consacrés à la biologie cellulaire et moléculaire. Celui-ci ne s’en distingue pas vraiment par le texte, qui présente des notions classiques, que l’on pourra retrouver facilement ailleurs. Ce sont ses illustrations qui démarquent ce livre de la concurrence.
En effet l’auteur, David S. Goodsell, a consacré une partie de ces vingt dernières années à la mise au point de méthodes pour rendre compte de l’aspect des cellules et des molécules. L’ouvrage contient ainsi deux types d’illustrations. Les premières, utilisées pour les molécules, sont générées par ordinateur à partir de modèles moléculaires et agrandies d’un facteur 5 000 000 (Figure 1). Les secondes, qui représentent des portions de cellules, correspondent à des dessins réalisés à la main avec un agrandissement d’un facteur 1 000 000 (Figures 2 et 3). Le fait d’utiliser tout au long du livre ces deux mêmes échelles permet de comparer la taille des différentes molécules et portions de cellules représentées (Figure 1).
Quelques unes des « molécules du mois » produites par David S. Goodsell pour le site PDB-101. RCPG : récepteur couplé aux protéines G.
Les dessins de Goodsell, qui mettent l’accent sur la structure plutôt que sur la fonction, font ressortir plusieurs points importants par rapport aux schémas fonctionnels « classiques ». En particulier :
- Les protéines membranaires dépassent généralement largement des bicouches lipidiques dans lesquelles elles sont enchâssées (Figure 2).
- Les protéines qui interagissent avec les acides nucléiques sont beaucoup plus larges que ceux-ci (Figure 3).
A. Dans cette représentation fonctionnelle d'une chaîne photosynthétique, les photosystèmes dépassent à peine de la surface de la membrane du thylakoïde. L'accent est mis sur la fonction et non sur la structure.
B. Les différentes molécules sont représentées à l'échelle. Les molécules d'eau ne sont pas figurées. 1 : photosystème II ; 2 : light-harvesting complex II ; 3 : plastoquinone ; 4 : cytochrome bc1 ; 5 : plastocyanine ; 6 : photosystème I ; 7 : ferrédoxine ; 8 : ferrédoxine réductase ; 9 : ATP synthase ; 10 : RuBisCO.
Crédits : A. Tameeria, domaine public, Wikimedia. B. David S. Goodsell, CC-BY, PDB-101.
A. Sur cette fourche de réplication, les différentes protéines font, au maximum, la taille de quelques nucléotides.
B. En réalité, les enzymes impliquées dans la réplication de l'ADN sont bien plus larges que ce dernier. L'ADN polymérase est visible au centre, en violet. À partir des brins d'ADN parentaux (bleus), des brins sont néosynthétisés (en blanc). Des nucléosomes sont visibles en amont et en aval de la fourche de réplication.
Crédits : A. LadyofHats, traduction par En rouge, domaine public, Wikimedia. B. David S. Goodsell, CC-BY, PDB-101.
Par ailleurs, le fait que les quantités des différentes biomolécules soient représentées aux concentrations physiologiques permet de visualiser l’encombrement du cytosol et des organites. Dès lors, on comprend pourquoi les coefficients de diffusion des molécules biologiques sont plus faibles lorsqu’ils sont mesurés dans le cytoplasme des cellules plutôt que dans l’eau !
Le travail de David S. Goodsell peut notamment être consulté sur :
- son site internet ;
- sur son compte Twitter ;
- sur le site PDB-101, le portail éducatif de la base de données sur les protéines (PDB) :
- dans la catégorie Molécule du mois ;
- dans la catégorie SciArt pour des représentations de portions de cellules.
