Introduction à la biochimie

L'ADN

Image interactive 3D d'un fragment de 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.

L'ADN a été découverte il y a plus d'un siècle mais ce n'est qu'en 1953 que Francis Crick et James Watson ne purent mettre en évidence sa structure, créant ainsi l'ère de la génétique.

La fonction de l'ADN est de fabriquer les protéines dont l'organisme 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.

Dans les généralités qui suivent, les chiffres et les exemples cités, sauf précision, sont ceux de l'organisme humain.


Rappels sur la cellule

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 pelotes, 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 dupliquant. 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 d'environ 150 milliards d'atomes. C'est en fait un motif régulier dans lequel on distingue trois parties :

  • 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)
  • Thymine(T)

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


Les quatre bases azotées

L'adénine et la guanine sont des bases puriques, la cytosine et la thymine sont des bases pyrimidiques.

Adénine Cytosine Guanine Thymine

drib_nu.gif (1866 octets)Le désoxyribose

Le désoxyribose est sucre de type furannique, un hétérocycle oxygéné à cinq centres. 


Le squelette de l'ADN

adn_suba.gif (4347 octets)

Ce squelette est formé d'une succession de groupements phosphates, de sucres, le désoxyribose et de bases. Sur chaque sucre est fixée une des quatre bases azotées.

Une série de trois bases code un acide a-aminé. Cette série de trois bases porte le nom de codon.

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 aura été lu.


Pourquoi une double hélice ?

La forme en double hélice est justifiée par l'existence de nombreuses interactions de type liaison hydrogène 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

Bibliographie

  • Watson J.D. - La double hélice - 1968, Hachette, Coll. Pluriel, 1984, 320 p. L'histoire de la découverte de l'ADN par un des deux codécouvreur de l'ADN.

 


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