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DOSSIER : GENETIQUE

 

sujet          : génétique et biotechnologies

 

emprunté au cours de 1er cycle de

rubrique   : le cours de biologie de Gilles Bourbonnais

document : l’ADN et le code génétique

 

L'information génétique

Comme nous l'avons vu au chapitre deux, les protéines sont de grosses molécules formées de l'union de molécules plus petites, les acides aminés. Chaque protéine est caractérisée par le nombre d'acides aminés qu'elle renferme et l'ordre dans lequel ils sont enchaînés (la séquence). 

Le lysozyme, par exemple, est formé de 126 acides aminés enchaînés les uns aux autres dans un ordre bien précis. Le premier de ces acides aminés est la lysine (lys), le second, la valine (val), le troisième, la phénylalanine (phe) et ainsi de suite jusqu'au 126ième et dernier acide aminé de la chaîne qui est la leucine (leu). Chaque fois qu'une cellule fabrique une molécule de lysozyme, elle doit assembler ces 126 acides  aminés dans l'ordre bien précis caractéristique de cette protéine. 

On sait aujourd'hui que la "recette" du lysozyme, l'information correspondant à l'ordre d'assemblage des acides aminés de cette protéine, est présente sous forme d'ADN dans le noyau de la cellule. L'ADN constitue pour la cellule un gigantesque livre de recette comportant toutes les recettes de protéines que la cellule peut fabriquer. 

Comme nous l'avons également vu, l'ADN est une énorme  molécule formée de l'union les unes aux  autres de centaines de milliers de molécules plus petites appelées nucléotides. Il y a dans l'ADN quatre sortes de nucléotides que l'on désigne  respectivement par les lettres A, T, C et G. Mais comment une longue succession de nucléotides peut-elle  constituer une "recette" une information précisant l'ordre d'assemblage d'acides aminés ? 
 
 

Le code secret de la vie

Imaginez que vous possédiez un grand nombre de billes de plastique que vous pouvez enfiler sur un fil comme les perles d’un collier. Ces billes sont de quatre couleurs différentes: bleues, rouges, vertes et jaunes. Seriez-vous capable de rédiger un message secret avec ces billes enfilées sur un fil? 

On pourrait assigner à chaque bille une lettre de l’alphabet. La bille jaune correspondrait, par exemple, à la lettre A, la verte à B, la bleue à C et la rouge à D. Vous voyez le problème? Notre message à coder ne pourrait avoir d’autres lettres que ces quatre là. On pourrait, par exemple, écrire "DADA" (rouge - jaune - rouge - jaune), "BABA" ou "BAC" mais pas "BIOLOGIE" puisque notre code n’a pas les lettres I, O, L et G. 

 

 

Représentons plutôt chaque lettre par deux billes. Par exemple:  bleue - rouge correspondrait à "A", jaune - verte à "B", bleue - bleue à "C" et ainsi de suite. 
"BABA" s’écrirait alors: 

 

C'est déjà mieux, on a maintenant 16 combinaisons possibles. Malheureusement, ce n'est pas assez puisque l'alphabet comporte 26 lettres. 

 

Regroupons alors les billes par trois. Par exemple, décidons que les trois billes " jaune - bleue - rouge " représentent la lettre "A", " bleue - jaune - verte " la lettre "B", " jaune - rouge - rouge " la lettre "C" et ainsi de suite jusqu'à "Z". Avec des combinaisons de trois billes, on peut former 64 combinaisons différentes, c’est plus que ce qui est nécessaire pour coder 26 lettres.

 

 

On pourrait ainsi rédiger un message en enfilant des billes de couleur sur un fil.  « BABA » s’écrirait en enfilant dans l’ordre, les billes: 

Quiconque connaît le code utilisé pourrait lire le message en regardant la succession des billes de couleur formant le chapelet. Sauriez-vous, avec ce code, écrire « BAC »? 

Plutôt qu’utiliser des billes, utilisons quelque chose de beaucoup, beaucoup plus petit, des nucléotides. Il y a quatre sortes de nucléotides, A, T, C et G. Lions ces nucléotides les uns aux autres comme les perles d’un chapelet. On pourrait imaginer un code où chaque groupe de trois nucléotides correspondrait non pas à une lettre de l’alphabet (la cellule n’a que faire de l’alphabet romain) mais à un des 20 acides aminés formant les protéines. On pourrait ainsi former des messages correspondant à la recette d’une protéine.
 

Convenons, par exemple, que les trois nucléotides A-A-A représentent l’acide aminé phénylalanine, G-A-C représentent la leucine, T-C-T l’arginine et ainsi de suite.La protéine formée des cinq acides aminés  Phé-Arg-Leu-Phé-Leu  pourrait être représentée (codée) par la chaîne formée des nucléotides: 

On aurait ainsi une molécule (un polymère de nucléotides) qui représenterait, sous forme codée,  la recette d’une protéine. On pourrait aussi mettre « bout à bout », des milliers de recettes différentes. Eh bien, un chromosome, c’est exactement ça! 

Imaginez chaque chromosome comme une longue, une très longue succession de nucléotides, un chapelet formé de centaines de millions de perles. Chaque groupe successif de trois nucléotides correspond à un acide aminé selon un code préétabli connu par les cellules. 
 

Si vous avez lu le texte sur la structure détaillée de l'ADN, vous savez déjà que cette molécule est formée de deux chaînes de nucléotides. En fait, le message correspondant aux recettes des protéines, n’est porté que par une de ces deux chaînes, l’autre ne sert qu’à stabiliser la molécule (elle permet aussi à la molécule de se reproduire). La cellule, plus précisément les enzymes responsables de la lecture du message, savent reconnaître quelle chaîne porte le message.

 

La quantité d’information contenue dans les 46 chromosomes d’une cellule humaine correspond à peu près à l’information contenue dans une encyclopédie de 1000 volumes de 1000 pages chacun. Cette information est contenue dans un volume équivalent environ à un millième du volume d’une tête d’épingle, le volume du noyau cellulaire.

Pour lire le message, il faut évidemment connaître le code. Ce code, qu’on appelle le « code génétique », a été découvert au début des années 60. Allez y jeter un coup d'oeil.
 
 

Tableau du code génétique

Dans le cas du code à trois billes de couleur, c’est moi qui avais décidé du code. Par exemple, j’avais établi, de façon tout à fait arbitraire, que JBR (jaune-bleu-rouge) correspondait à la lettre A. J’aurais pu tout aussi bien utiliser une autre combinaison. Mais dans le cas du code génétique, qui a décidé que les trois nucléotides AAT correspondaient à l’acide aminé leucine? Nul ne peut répondre à cette question. On imagine que le code s’est formé au tout début de l’histoire de la vie, il y a plus de trois milliards d’années. Mais on ne peut absolument pas expliquer pourquoi c’est ce code (celui ci-dessus) qui a été retenu par la nature. Si la vie existe ailleurs dans l’univers, on ne sait pas si elle est basée, comme la nôtre, sur une information génétique faite d’ADN et, si c’est le cas, si le code est le même que le nôtre. 

D’ailleurs, le code n’est pas aussi universel que je le mentionnais. Certains animaux unicellulaires possèdent un code légèrement différent de celui des autres cellules (ils n’ont qu’un triplet indiquant  STOP, les deux autres correspondent à un acide aminé). Il en est de même pour les mitochondries, celles-ci possèdent leur propre ADN et fabriquent leurs propres protéines. Or, on a découvert, il y a quelques années, que le code utilisé par les mitochondries des mammifères n’est pas le même que celui utilisé dans le noyau de la cellule (il y a trois groupes de trois nucléotides qui codent pour un acide aminé autre que celui du code ci-dessus).   

 

d’après le cours  de Gilles Bourdonnais

(avec son aimable autorisation)

 

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