A.- a) C._ a travaillé en qualité de peintre pour l'entreprise Z._ SA. A ce titre, il était assuré contre les accidents par la Caisse nationale suisse d'assurance en cas d'accidents (CNA). Le 8 février 1988, il a été victime d'une chute d'une hauteur de 2m environ, alors qu'il travaillait dans une cage d'escalier. Il a notamment subi un traumatisme crâniocérébral avec commotion et une fracture frontale gauche (rapport du docteur R._ du 15 mars 1988). Lors d'un séjour à la Clinique de médecine rééducative à Y._, ce diagnostic a été confirmé et complété par celui d'une péri-arthropathie scapulo-humérale droite à la suite d'une luxation de l'épaule survenue en 1986 (rapport du docteur E._ du 15 juillet 1988). L'évaluation de la capacité de travail de l'assuré a fait l'objet de plusieurs avis médicaux. Dans son rapport du 29 avril 1991, le docteur T._, médecin d'arrondissement de la CNA, a estimé que l'assuré aurait un rendement de 100 % dans une activité en position alternée, en exécutant de légers travaux sans avoir à lever des charges, par exemple en usine, dans la mécanique. Quant au degré de l'atteinte à l'intégrité, le docteur T._ l'a évalué à 18 %, dans un second rapport du 29 avril 1991. Au terme d'un stage d'observation de l'AI, il a été constaté notamment que l'intéressé avait un rendement de 31 % en atelier, qu'il ne pouvait pas suivre d'apprentissage par manque de talent intellectuel, et qu'il ne disposait pas de la résistance physique lui permettant d'occuper durablement un travail de série (rapport du Centre d'observation professionnelle de l'AI du 25 juin 1992). Le docteur L._, médecin consultant au COPAI, a confirmé que l'assuré ne pouvait pas être réadapté (rapport du 18 juin 1992). Par deux décisions du 18 novembre 1992, notifiées également à la CNA, la Caisse cantonale genevoise de compensation a alloué une demi-rente d'invalidité à l'assuré à partir du 1er juin 1990 (fondée sur un degré d'invalidité de 50 %), puis une rente entière dès le 1er juillet 1991 (basée sur un taux de 100 %). b) La CNA a recensé divers emplois accessibles à l'assuré, rémunérés entre 2700 fr. et 3800 fr. par mois. Au terme de son enquête économique, elle a déduit que l'assuré pourrait en l'espèce obtenir un revenu mensuel de 3200 fr. dans une activité adaptée à son handicap (en qualité de surveillant de machines, ou lors de travaux de contrôles), alors qu'il aurait pu réaliser un salaire de 5385 fr. sans l'accident. En conséquence, elle a arrêté la perte de gain à 40 % et alloué une rente d'invalidité correspondant à ce taux, par décision du 1er avril 1993. Dans la même décision, la CNA a fixé le degré de l'atteinte à l'intégrité de l'assuré à 18 %. c) C._ s'est opposé à cette décision, en concluant à l'octroi d'une rente d'invalidité et d'une indemnité pour atteinte à l'intégrité, toutes deux basées sur un taux de 70 %. La CNA a requis l'avis du docteur V._, médecin auprès de sa division médecine des accidents, lequel a proposé de mettre en oeuvre une expertise neuropsychologique (rapport du 22 septembre 1993). Au terme de son rapport du 11 avril 1994, le professeur A._, médecin-chef au W._, a attesté des séquelles au premier plan comportementales ainsi qu'un dysfonctionnement frontal modéré, clairement compatibles avec le TCC subi en février 1988. A son avis, l'incapacité de travail de l'expertisé en tant que peintre en bâtiment était de 35 %, tandis que l'atteinte à l'intégrité s'élevait à 25 %. A la lumière de cette expertise, le docteur V._ a admis l'existence d'un lien de causalité naturelle entre l'accident et les troubles post-commotionnels ainsi que la périarthrite scapulo-humérale droite. En revanche, il a nié ce lien entre l'accident et les douleurs du dos et des jambes. Quant au taux d'atteinte à l'intégrité, il l'a évalué à 30 % (rapport du 2 septembre 1994). De son côté, le docteur D._, médecin traitant, a estimé que l'incapacité de travail de son patient était totale (rapports des 4 et 12 avril, 9 novembre 1995, et 23 juillet 1998). Par décision sur opposition du 17 février 1999, la CNA a confirmé le droit de l'assuré à une rente d'invalidité de 40 % et porté le taux de l'indemnité pour atteinte à l'intégrité à 30 %. d) Postérieurement à cette décision, le docteur X._ a attesté que l'état de l'assuré était incompatible avec un emploi à temps complet et qu'il ne permettait qu'un travail à 50 % dans une activité légère (rapport d'expertise du 25 mars 1999 à l'AI). B.- C._ a recouru contre cette décision devant le Tribunal administratif du canton de Genève, en concluant à l'allocation d'une rente d'invalidité de 70 % et d'une indemnité pour atteinte à l'intégrité fondée sur un taux de 50 %. Par jugement du 1er février 2000, la juridiction cantonale a admis partiellement le recours, en ce sens qu'elle a porté le degré de l'indemnité pour atteinte à l'intégrité à 33 %. C.- C._ interjette recours de droit administratif contre ce jugement dont il demande l'annulation, avec suite de dépens, en reprenant ses conclusions formulées en première instance. Il sollicite la mise en oeuvre d'une expertise et le bénéfice de l'assistance judiciaire. La CNA conclut au rejet du recours. L'Office fédéral des assurances sociales ne s'est pas déterminé. 