les dossiers de l’ afis44
DOSSIER : GENETIQUE
sujet : génétique et
biotechnologies
emprunté au cours de 1er cycle de
rubrique : le cours de
biologie de Gilles Bourbonnais
document : Structure de la molécule d’ADN
Toutes les caractéristiques d'un organisme vivant
sont déterminées par le type de protéine que fabrique cet être vivant. Ou, si
vous préférez, ce qui différencie un être vivant d'un autre, un moustique d'un
humain ou d'un érable ou un humain d'un autre humain, c'est la sorte de
protéines que chacun fabrique.
De même, ce
qui différencie une cellule nerveuse d'un individu d'une cellule de la peau de
ce même individu, c'est la sorte d'enzymes que chacune de ces cellules
fabriquent. Plusieurs de ces enzymes sont les mêmes, cependant quelques uns
diffèrent, ce qui explique les différences de forme et de fonctions entre ces
cellules.
Chaque
protéine est fabriquée par la cellule qui l’utilise à partir des acides aminés
apportés par le sang. Cependant, pour fabriquer une protéine, en plus des
acides aminés, la cellule doit posséder la « recette» de la protéine,
c’est à dire, l’information lui dictant l’ordre dans lequel elle doit assembler les divers
acides aminés formant cette protéine. La moindre erreur dans l’assemblage des
acides aminés, la moindre « faute d’orthographe », risque de rendre la
protéine non fonctionnelle. Pour chacune des milliers de protéines fabriquées
par une cellule, il y a, dans le noyau de la cellule, l’information, « la recette », permettant de
fabriquer cettte protéine. Le noyau des cellules humaines contiendrait ainsi
environ 100 000 recettes différentes de protéines. On appelle « gène» chacune de ces recettes.
On s’est longtemps interrogé sur la nature de ces gènes
nécessaires à la synthèse des protéines. En 1944, Oswald Avery et ses
collaborateurs démontrèrent que les gènes étaient formés d’une matière chimique qu’on ne retrouve pratiquement que dans le noyau des
cellules: l’acide désoxyribonucléique ou ADN.
On ignorait
cependant, à cette époque, quelle était la structure exacte de cette molécule.
C'est en 1953 que deux chercheurs, Francis Crick
et James Watson, publièrent dans la revue Nature
un des plus célèbre article de l'histoire de la biologie. Cet article
rapportait leur découverte de la structure de la molécule d'ADN.
L'ADN,
l'acide désoxyribonucléique, est un polymère formé de molécules plus petites,
les nucléotides.
Un nucléotide est une molécule formée de trois unités
moléculaires:
Il y a quatre sortes possibles de bases azotées:
Il y a donc quatre sortes de nucléotides que l'on
désigne par les lettres A, T,
C et G
Les
nucléotides peuvent se lier les uns aux autres par l'intermédiaire de leur
groupe phosphate et de leur sucre.
Ils peuvent
donc former de longues chaînes:
L'ADN
est-elle donc une grande molécule formée par l'enchaînement les uns aux autres
de nombreux nucléotides? Pas tout à fait. L'ADN est en fait constitué de deux chaînes de nucléotides.
Lorsqu'on
défait un segment d'ADN en nucléotides, on obtient toujours exactement le même
nombre de nucléotides A que de T et le même nombre de nucléotides C que de G.
Crick et Watson, en étudiant la structure des nucléotides, constatèrent qu'il
pouvait se former des liaisons faibles entre les nucléotides A et T et entre
les C et G.
Il résulte
de cette propriété que deux chaînes de nucléotides peuvent se lier ensemble par
leurs bases azotées si leurs bases sont complémentaires (i.e. A face à T et C
face à G) ce qui est le cas dans la molécule
d'ADN.
L'ADN est
donc une double chaîne de nucléotides complémentaires.
Compte tenu
de l'angle entre les liaisons des nucléotides, la double chaîne (l'échelle)
n'est pas plane mais "tordue" autour de son axe central formant ainsi
une double hélice (comme un escalier en spirale,
les liaisons sucre-phosphate correspondant aux deux rampes et les liaisons
entre les bases azotées correspondant aux marches).
L'ADN et le code génétique
Où
comment une molécule peut-elle former un message.
d’après le cours
de Gilles
Bourdonnais
(avec son aimable autorisation)
afis, Science et pseudo-sciences, 14 rue de l'école polytechnique, 75005 PARIS.