L'ADN d'une seule de nos cellules contient une quantité incroyable d'informations. Il assure le patrimoine héréditaire d'une génération de cellules à la suivante.

A quoi ressemble l'ADN?

Les molécules d'ADN sont constituées de deux brins enroulés l'un autour de l'autre, ce qui leur donne l'apparence d'un escalier en colimaçon ou d'une échelle vrillée.

Les montants ou brins de cet échelle sont constitués par une alternance phosphate - sucre (P et S sur l'image ci-dessus). Les deux brins sont reliés entre eux par des associations de quatre composés appelés bases (ou nucléotides) : l’adénine (A), la guanine (G), la cytosine (C) et la thymine (T).

Prenons un bout de cette échelle et mettons-la à plat pour mieux la voir :

on voit ici comment chaque base est appariée à une autre située sur l'autre brin. Les paires ainsi formées sont en quelques sortes les barreaux de l'échelle vrillée ou les marches de l'escalier en colimaçon. L'ordre dans lequel ces bases sont enchaînées le long de la molécule d'ADN constitue le code de l'information génétique (un gène étant une séquence de lettres comportant l'information nécessaire à la fabrication d'une protéine). Ce code déterminera tout au sujet de la vie qui le véhicule : couleur des cheveux, forme du nez...

Pour corser le tout, les bases ne peuvent s'apparier de n'importe quelle façon. Elles doivent respecter des règles.

Pour être encore plus complet, précisons encore que l'appariement des bases se fait au moyen d'une double liaison d'Hydrogène.

Les deux fonctions de l'ADN

La molécule d'ADN remplit les deux fonctions que la cellule exige du matériel génétique:

1- La réplication de l'ADN

Premièrement, puisque les cellules doivent se régénérer, la molécule d'ADN doit être capable de se dupliquer pour permettre que l'information soit transmise d'une cellule à une autre. Mais elle ne peut réaliser seule cet exploit.

Avant de se diviser pour donner naissance à la génération suivante, les cellules doivent répliquer l'ADN, c'est-à-dire en faire une copie. Trois phases sont identifiées dans ce processus :

Phase 1 - des protéines séparent les deux brins de la molécule d'ADN sur une certaine longueur.

on notera ici un paradoxe intéressant : ce sont des protéines qui aident à la duplication de l'ADN, et l'ADN lui, permet de créer les protéines (nous reviendrons sur ce paradoxe lorsque nous parlerons de la cellule)

Phase 2 - des bases libres (et donc disponibles) d'ARN, qui se trouvent dans la cellule, viennent se fixer sur celles des deux brins d'ADN, conformément aux règles strictes d'appariement des bases que nous avons donné plus haut.

Phase 3 - l'aboutissement du processus : deux molécules identiques d'ADN sont formées. Par conséquent, lorsque la cellule se divise, les deux nouvelles cellules possèdent le même matériel génétique.

2- La synthèse des protéines

Deuxièmement, la molécule d'ADN doit indiquer à la cellule quelles nouvelles protéines doivent être synthétisées, ce qui déterminera ce que la cellule va devenir et le rôle qu'elle va jouer. Nous avons déjà analysé ce processus de la synthèse des protéines à la page précédente, mais apportons-y quelques informations supplémentaires pour être plus clair.

Nous savons maintenant qu'à lui seul, l'ADN ne peut engendrer la vie. Il contient toutes les informations nécessaires à la fabrication de toutes les protéines dont une cellule vivante a besoin, y compris celles qui servent à copier l'ADN elle-même pour la génération de cellules suivante et celles qui l'utilisent pour synthétiser de nouvelles protéines. Mais les informations contenues dans les gênes, aussi phénoménal que puisse représenter cette information, ne servirait à rien sans l'ARN et les protéines spécialisées qui "lisent" et mettent en oeuvre ces informations.

En fait, la synthèse de l'ADN ressemble à sa duplication. On retrouve la phase 1 au cours de laquelle une protéine spécialisée sépare les brins de la molécule d'ADN sur une longueur donnée, puis la phase 2 qui voit des bases libres d'ARN se fixer sur les bases d'ADN exposées par la séparation des brins (voir photos des Phase 1 et 2 ci-dessus)

Mais ici, s'arrête la similitude.

Phase 3 - suite à la phase 2, en se fixant sur l'ADN, les bases libres d'ARN ont créé un brin d'ARN, qui va lui-même se détacher de l'ADN pour devenir un brin d'ARN messager. Une enzyme (l'enzyme est un type de protéine) se déplace le long des lettres de l'ARN pour les relier les unes aux autres et former un brin qui va migrer vers les ribosomes de la cellule afin de faire lire le code par ces protéines particulières (voir page précédente).

Phase 4 - Dans le même temps que le ribosome lit l'ARN messager, des ARN de transfert lui apportent les acides aminés dont il (le ribosome) a besoin pour les assembler selon le code lu, de manière à créer les chaînes constituantes des protéines. A gauche, cet ARN de transfert a capturé un acide aminé (3 bases = 3 lettres = 1 mot = 1 acide aminé)

Notez que l'enzyme a transformé les lettres d'ADN en lettres d'ARN (le U remplace le T)

Puis l'échelle d'ADN se referme. Après avoir subi une modification, cet ARN d’un type particulier est prêt à accomplir sa tâche. Il sort du noyau et gagne l’endroit de la cellule où les protéines sont fabriquées et où le message dont il est porteur va être décodé. Chaque groupe de trois lettres de l’ARN forme un “ mot ” qui correspond à un acide aminé déterminé. Un ARN d’une autre catégorie repère l’acide aminé en question, s’en saisit grâce à l’action d’une enzyme et le transporte jusqu’à l’“ atelier ”. À mesure que la phrase de l’ARN est lue et traduite, une chaîne d’acides aminés se forme. Cette chaîne s’enroule et se plie selon une structure particulière, devenant une protéine bien précise.

Il s'en passe donc des choses à l'intérieur d'une cellule! Pour en avoir une idée plus précise, voyons comment la cellule se présente.

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