DiO2 – CHASSERIAUD Mathilde &  LAURI Esther

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Si vous avez quelques bases de connaissance en informatique, vous savez sans doute que dans ce domaine, l’information est codée par des 0 et des 1, en langage binaire. Des séquences de 1 et de 0 vont ainsi coder pour des lettres, qui donneront des mots, des phrases et du texte.

L’ADN est construit de la même manière. Il s’agit d’une molécule, constituée d’une succession de nucléotides, tels des 1 et des 0, qui vont eux-aussi coder de l’information, mais de l’information génétique.

CARTE D’IDENTITE

De son nom scientifique Acide Désoxyribo Nucléique, l’ADN est une molécule dite « bicaténaire », c’est-à-dire constituée de 2 chaînes (ou 2 brins si vous préférez) qui sont disposées en forme d’hélice. Vous reconnaîtrez ci-contre la fameuse illustration de la molécule d’ADN.

Toutes les cellules comportent une molécule d’ADN qui est précieusement conservée dans une structure interne : le noyau (figure ci-dessous).

Chaque chaîne (en bleu) est constituée d’une succession de nucléotides, les unités structurales de l’ADN. Un nucléotide comprend 3 éléments :

  • Des groupements phosphate
  • Un sucre (que l’on appelle un pentose, un sucre à 5 atomes de carbone)
  • Une base (que l’on voit représentée en rose, en vert, en verdâtre ou en blanc crème sur le schéma).

Comme vous le voyez, il existe plusieurs types de bases. On trouve ainsi de l’adénine (notée A sur le schéma), de la cytosine (C), de la guanine (G) et de la thymine (T). La position de ces bases est déterminée par leur structure moléculaire. Sur le schéma, vous pouvez remarquer qu’en face d’une thymine (T), vous trouverez toujours une adénine (A) et qu’en face d’une guanine (G) il y aura toujours une cytosine (C).

C’est ce que l’on appelle la complémentarité des brins d’ADN. Si l’on dispose d’un brin, on pourra déduire le second grâce à cette propriété de complémentarité des bases.

Disposées face à face, les bases sont reliées entre elles par des liaisons dites « hydrogène » (liaison entre les hydrogènes présents dans leur squelette moléculaire).

La structure de la molécule d’ADN fit l’objet d’un article, publié en 1953 dans la revue Nature, dans lequel James Watson et Francis Crick font part de leur découverte, véritable révolution au sein de la communauté scientifique.

En 1962, le prix Nobel de médecine leur est décerné pour leurs travaux. Prix qu’ils partageront avec Maurice Wilkins, physicien travaillant sur une technique pour visualiser les structures de molécules.

Une femme est d’ailleurs, à tort, rarement mentionnée dans cette découverte historique. Il s’agit de Rosalind Franklin, l’assistante de Maurice Wilkins. Elle a contribué à l’analyse de la structure de l’ADN, dont les résultats ont très largement contribué à l’élaboration de la théorie de Watson et Crick.

 

Á QUOI ÇA SERT ?

Comme expliqué plus haut, ce n’est plutôt pas mal d’avoir dans chaque cellule de notre corps cette belle double hélice. Mais à quoi ça sert ?

L’ADN est le support de notre information génétique. En effet, c’est une suite de gènes qui codent pour des protéines qui grâce à leurs diverses fonctions permettent le fonctionnement de notre corps par exemple… Reprenons !

Nous sommes tous différents, vos yeux peuvent être bleus, verts, noirs. Tout comme vos cheveux qui sont soit blonds, bruns… Le fait que vous soyez un beau brun (ou une belle brune) aux yeux bleus, résulte de l’expression et de la régulation des gènes. Plus communément on dira que « vous avez le gène des yeux bleus ». Et les gènes nous façonnent !

Ces derniers sont des portions d’ADN codant pour des protéines permettant l’expression du gène ; ou d’avoir le caractère « yeux bleus ».

COMMENT ÇA MARCHE ?

Mais comment passons-nous du gène à la protéine ?

Ce sont des successions de phénomènes appelés la transcription et la traduction, comme vous pouvez le visualiser sur la figure ci-contre.

Pour que notre gène « yeux bleus » devienne protéine et soit visible, il passera par plusieurs étapes.

Tout d’abord, notre bout d’ADN codant pour le gène des « yeux bleus » va subir une transcription qui va le transformer en Acide Ribonucléique, ou ARN. C’est une molécule très proche de l’ADN qui est également fabriquée, ou synthétisée dans le noyau. A ceci près que les bases ne sont pas tout à fait les mêmes : on retrouve l’adénine, la cytosine, la guanine, mais la thymine est remplacée par l’uracile.

D’autre part, durant la transcription, l’adénine sera transformée en uracile, la thymine en adénine, cytosine en guanine et la guanine en cytosine. Le schéma ci-contre vous montre les correspondances entre les bases du brin d’ADN et celui d’ARN lors de la transcription. On retrouve le principe de complémentarité des bases expliqué plus haut.

De plus on l’appelle l’ARN messager (ARNm) car il a la capacité de sortir du noyau. C’est une fonction importante car la fabrication des protéines se fait dans le cytoplasme de la cellule.

Une fois notre gène « yeux bleus » transformé en ARNm, il sort du noyau. Il va être pris en charge par toute une machinerie cellulaire permettant de faire la traduction, soit le passage de l’ARNm en protéine.

Une protéine est une molécule constituée d’acides aminés. Il en existe plusieurs sortes de protéines différentes dont les fonctions sont parfois très spécifiques : elles assurent le fonctionnement des cellules, la régulation des gènes, le fonctionnement des muscles, la couleur de vos yeux… En bref, vous l’aurez compris, les protéines nous sont indispensables !

Les codons et les acides aminés

Les codons et les acides aminés

Notre gène codant pour les yeux bleus a été transformé en ARNm. Vient l’étape de la traduction qui est un peu plus complexe que celle de la transcription. Les bases sont groupées par trois ; on parle de codons ; et sont traduites dans le langage des protéines : les acides aminés. Au total il en existe 20 et ils sont souvent représentés par des symboles avec une lettre. Le schéma (partiel) présenté ici permet de mieux comprendre le passage d’une base, au codon puis à l’acide aminé. Prenons l’exemple montré par les flèches rouges. En commençant la lecture par l’extérieur nous avons trois bases : A (adénine) puis C (cytosine) et T (thymine). Ces trois bases forment un codon. Ce codon ACT est ensuite traduit en un acide aminé, dans ce cas la Threonine (aussi noté Thr ou T).

 

La traduction, nous l’avons vu plus haut, est assurée dans le cytoplasme de la cellule par des structures

appelées les ribosomes. Ces dernières se positionnent sur

le brin d’ARNm et traduisent trois par trois les bases en acides aminés (illustré sur le schéma ci-contre).

La traduction est ensuite arrêtée par des codons spécifiques, les codons-stop.

 

 

 

Le gène codant pour la protéine des « yeux bleus » a été synthétisé. Mission accomplie !

ET LES MUTATIONS ?

La synthèse d’une protéine est le fruit d’un mécanisme très précis. Le moindre changement au niveau des bases lors de la transcription ou des codons pendant la traduction, peut engendrer des changements sur la protéine. C’est ce que l’on appelle des mutations.

Les maladies génétiques ont pour origine des mutations sur l’ensemble des gènes, ou génome. On peut citer comme exemple la drépanocytose : modification de la forme des cellules sanguines, ce qui entraîne le mauvais transport du dioxygène (O2) dans le sang.

Image à la une : illustration artistique de l’ADN

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