C'est quoi l' ADN.

L'ADN


 

ADN est l'abréviation d'acide désoxyribonucléique. C'est la molécule de hérédité. Elle contient sous forme codée toutes les informations relatives à la vie d'un organisme vivant, du plus simple au plus complexe, animal, végétal, bactérien, viral. Dans les généralités qui suivent, les chiffres et les exemples cités, sauf précision, sont ceux de l'organisme humain.

La fonction de l'ADN est de fabriquer les protéines dont l'organiqme a besoin. Les protéines ainsi  formées ont différentes fonctions que l'on peut simplifier en les ramenant à deux essentielles :

  • l'autonomie de l'organisme (sa croissance, sa défense)
  • sa reproduction

L'ADN contient donc toutes les informations susceptibles de créer et de faire vivre un organisme. Si le contenu de l'ADN humaine était mise sous forme d'une encyclopédie, il faudrait à peu près 500 volumes de 800 pages chacun.


Un organisme est constitué de plusieurs milliers de milliards de cellules. Juxtaposées, ces cellules ont toutes un rôle particulier, et forment les organes, les muscles, la peau... Mais dans chaque cellule on retrouve un noyau, et dans ce noyau, de l'ADN, le même ADN, quelque soit la cellule. Sous forme de pellotes, l'ADN est aggloméré en chromosomes. L'homme en porte 23 paires dans ses cellules.

La fonction de la cellule est de se reproduire quand on le lui de demande (facteurs de croissances). Lorsqu'elle doit se reproduire, elle se dédouble en se duplicant. L'ADN de la cellule mère est reproduit à l'identique pour former l'ADN de la cellule fille.


De quoi est composé l'ADN ?

 

Une molécule d'ADN se présente sous la forme d'une double hélice enroulée. Cette double hélice est une macromolécule composée de 150 milliards d'atomes. C'est en fait un motif identique tout le temps répété : on distingue trois motifs :

  • des phosphates, en jaune,
  • des sucres (désoxyribose), en bleu,
  • et des bases azotées, en vert.

C'est d'ailleurs le sucre qui donne son nom à l'ADN, tout comme pour l'ARN l'acide ribonucléique..

Dans l'ensemble des 23 paires de chromosomes, on décompte approximativement trois milliards de bases azotées.

Ce qui différencie un motif d'un autre est la nature de la base azotée. Le sucre et le phosphate est identique. Les bases azotées sont au nombre de quatre :

  • Adénine (A)
  • Cytosine (C)
  • Guanine (G)
  • Tyrosine(T)

Pour traduire cette ADN en protéine, les quattre lettres A, C, G et T s'associent en mot de trois lettres (GGA, CTA...) pour former un codon.

L'acide désoxyribonucléique est le support de l'information génétique, c'est-à-dire qu'il constitue le support biochimique de l'hérédité (transmission au cours des générations). Il fut mis en évidence à la fin du XIXème siècle dans les expériences de Miescher, Altmann et Kossel. Sa composition chimique fut déterminée en 1923. Ses fonctions furent confirmées par les expériences de Beadle et Tatum sur la moisissure du pain en 1954. Enfin, un schéma de sa structure hélicoïdale fut proposé par Francis H.C. Crick et James D. Watson en 1953. Cette découverte valut d'ailleurs à ces deux chercheurs le prix Nobel de physiologie ou médecine en 1962 et permit l'ouverture d'une nouvelle voie de la recherche scientifique: la biologie moléculaire. Celle-ci permit d'établir entre autre les lois de la réplication de l'ADN, et d'expliquer la synthèse des protéines à partir de l'ADN et de l'ARN (acide ribonucléique). Aujourd'hui plus d'un million de gènes sont connus et repérés sur les chromosomes, ce qui permet de les manipuler, et de les utiliser en agronomie ou dans la recherche biomédicale.
 

L'ADN est le principal constituant des chromosomes, c'est pourquoi il est libre à l'intérieur des cellules procaryotes (cellules anuclées ou dépourvues de noyau comme les bactéries), tandis qu'il est enfermé dans le noyau des cellules eucaryotes. La molécule d'ADN est l'une des plus grosses molécules que l'on connaîsse. Elle possède une structure en double hélice composée de deux brins enroulés l'un autour de l'autre: on dit qu'elle est bicaténaire (l'ARN est monocaténaire : il ne possède qu'un brin). Chacun des brins de l'ADN est un enchaînement de nucléotides. Chaque nucléotide est composé d'un phosphate ou acide phosphorique, d'un sucre (désoxyribose) et d'une base azotée. Il existe quatre bases différentes: deux sont dites puriques (la guanine G et l'adénine A), les deux autres sont pyrimidiques (la cytosine C et la thymine T). Les deux brins de l'ADN sont reliés entre eux au niveau des bases azotées par des liaisons hydrogène (liaison faible)et selon une certaine complémentarité: la thymine se lie toujours à l'adénine et la cytosine se lie toujours à la guanine. Le schéma ci-dessous montre un fragment d'ADN avec ses différentes composantes.
 
Rôle de l'ADN
Il est le support de l'information génétique de tout organisme vivant. Selon l'assemblage des nucléotides par rapport aux autres (en particulier de leurs bases), l'information que l'ADN contient ne sera pas la même. C'est l'ordre d'enchainement d'un grand nombre de nucléotides qui constitue le gène. Par exemple, AAA GAT CGA est différent de ATA GAA GCA. Ces deux séquences ne représentent pas les mêmes gènes. Le code génétique (suite de lettres représentant les bases azotées) est transcrit en ARN puis traduit en protéines. D'autre part, des mécanismes assurent la transmission de l'information génétique de cellules mères à cellules filles : la réplication de l'ADN suivie de la mitose. Ainsi, toutes les cellules de l'organisme ont la même information génétique.


Le squelette de l'ADN

 

Ce squelette est formé d'une succession de groupements phosphates et de sucres. Sur chaque base sera fixée une des quatres bases azotées selon l'ordre imposé pour un codon donné.

Codon

Acide aminé ou signal

GGG

Glycine

GCA

Alanine

CTA

Leucine

TAA

Signal stop

Une fois le processus amorcé, la lecture des codons se fait et le processus de fabrication de la protéine va débuter et sera arrêté lorsque le codon stop auta été lu.


Pourquoi une double hélice ?

La forme en double hélice est justifiée par l'existence de nombreuses interactions dans la molécule. Une interaction existe tout d'abord au sein même d'une simple chaîne, ce qui va avoir pour conséquence un repliement en hélice. Un deuxième processus existe entre chaque hélice puisque les bases peuvent faire face à face et se stabiliser par liaisons hydrogène.

Il existe une interaction à deux liaisons hydrogènes entre Adénine et Thymine

 

Il existe une interaction à trois liaisons hydrogènes entre Guanine et Cytosine

Deux à deux, les bases azotées sont donc associées par liaisons hydrogènes. Ceci assure la stabilité de l'ensemble.

 

 

On peut résumer les associations entre bases par le tableau suivant :

Bases
puriques
Nombre de
liaisons H
Bases
pyrimidiques
A 2 T
G 3 C

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