Comment fonctionne l'ADN ?

Il a fallu à la science plusieurs décennies pour comprendre le fonctionnement de l'ADN. Bien que tous les mystères de ses mécanismes fascinants restent encore à éclaircir, il existe désormais une explication solide de la nature de l'ADN et de son fonctionnement.

L’histoire de la découverte et du fonctionnement de l’ADN commence en 1868, lorsqu’un étudiant en médecine suisse nommé Johann Friedrich Miescher parvient à isoler une substance présente dans les globules blancs du pus. Il l’appelle alors “nucléine” et constate qu’il s’agit d’un acide.

C’est pourquoi, un des élèves de Miescher la renomma “acide nucléique”pour plus de précision. Ce n’est qu’un siècle plus tard que Rosalind Franklin, une scientifique britannique, étudie à nouveau la structure de l’ADN et tente enfin de comprendre son fonctionnement. Elle réussit à prendre une photographie aux rayons X de la molécule de l’ADN.

Un de ses collègues, Maurice Wilkins, transmet alors sans autorisation la photographie à James Watson et Francis Crick de l’université de Cambridge. Ces derniers étaient déjà en train de construire un modèle de la même molécule. Ils publient leurs résultats en 1953. Ils obtiendront le prix Nobel de Médecine pour cette découverte en 1962. Ce n’est qu’ensuite, et progressivement, qu’on a pu comprendre le fonctionnement de l’ADN en détails.

Qu’est-ce que l’ADN ?

L’ADN est un acronyme qui signifie “Acide Désoxyribonucléique”. C’est un composé chimique qui se trouve dans le noyau de toutes les cellules du corps humain. Il est constitué d’un ensemble de molécules, que l’on appelle des nucléotides.

L’ADN contient toutes nos informations génétiques. C’est une sorte de manuel qui contient les instructions biologiques qui nous permettent d’être ce que nous sommes et de fonctionner comme nous le faisons. Les informations génétiques déterminent les caractéristiques de chaque espèce en général et de chaque individu de l’espèce en particulier.

99% de l’ADN est le même chez tous les êtres humains. Le pour cent restant est donc ce qui rend chacun de nous unique. De plus, une autre propriété de l’ADN est sa capacité à se répliquer. Cela se produit lorsque la cellule se divise. Ainsi, chaque nouvelle cellule contiendra une copie identique de l’ADN de la cellule mère.

Comme nous l’avons déjà indiqué, l’ADN est constitué de molécules appelées nucléotides. Ceux-ci forment des chaînes qui s’entrelacent et qui donnent à l’ADN sa forme de double hélice. Dans des proportions différentes, c’est un peu comme si deux serpentins étaient imbriqués l’un dans l’autre.

La structure de l’ADN

Cette double hélice est divisée en plusieurs segments. Chacun d’entre eux constitue ce que nous appelons un gène. Le gène est l’unité de base de l’information génétique. Les êtres humains possèdent environ 20 000 gènes. Chaque gène détermine certaines de nos caractéristiques. Par exemple la couleur de nos yeux ou encore notre groupe sanguin.

Les gènes sont également regroupés en paquet qui forment une sorte de “X” allongé. Ces paquets sont appelés les chromosomes. Ils contiennent eux aussi des groupes de gènes, parfois des centaines, parfois des milliers. Toutes les espèces n’ont pas le même nombre de chromosomes.

L’être humain possède 23 paires de chromosomes, soit un total de 46. La moitié de ces chromosomes sont fournis par la mère et l’autre moitié par le père. L’ensemble des gènes, qui se trouve dans toute la série de chromosomes, est appelé le génome.

Un aspect fascinant est que chaque brin de la double hélice possède l’intégralité du code génétique. Chacun des deux brins sont exactement identiques, mais de manière asymétrique. Cela signifie que le code génétique est écrit de l’avant vers l’arrière dans l’un et de l’arrière vers l’avant dans l’autre.

Les chromosomes sont comme des paquets d’informations génétiques.

Comment fonctionne la double hélice

Les deux brins qui composent la double hélice sont maintenus ensemble par l’action de quatre substances chimiques, appelées des bases. Chacune de ces bases est identifiée par une lettre que voici :

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

L’union entre ces bases est ce qui détermine les caractéristiques de chaque gène. Toutefois, ces bases doivent suivre une règle précise. En effet, lorsqu’un brin possède une base adénine, l’autre doit posséder une base thymine. Et quand l’un a une base cytosine, l’autre doit avoir une base guanine. Si cette règle est enfreinte, une anomalie se produit, que l’on appelle une mutation génétique.

Comme nous l’avons noté précédemment, l’ADN doit se répliquer afin de transmettre correctement l’information génétique d’une cellule mère à ses cellules filles. Ce processus est fondamental et détermine le fonctionnement de l’ADN. Le processus est complexe, mais on peut le résumer de manière simplifiée de la manière suivante :

• Tout d’abord, au moment de la division cellulaire, les deux brins qui composent la double hélice se séparent momentanément. La double hélice s’effiloche temporairement.
• A partir de chacun des brins ou chaînes, une réplique est réalisée, mais elle est “en sens inverse”. C’est-à-dire que les mêmes informations sont écrites mais en sens inverse.
• Enfin, on obtient ainsi deux molécules d’ADN identiques. Chaque molécule contient un brin original ou brin mère, et un autre brin dérivé de celui-ci. Ensemble, ils forment une nouvelle structure en double hélice.