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ADN (acide désoxyribonucléique) ou DNA (deoxyribonucleic acid)

Les structures de l’ADN

Avant 1944, il était donc difficile d’imaginer que l’acide désoxyribonucléique, l’ADN, pouvait être le support matériel de l’hérédité. Sa composition chimique assez pauvre (seulement quatre bases organiques, du phosphate et un sucre, le désoxyribose) paraissait incapable de coder la diversité des protéines d’un organisme. La préférence allait aux protéines, si diverses. Deux expériences célèbres démontrèrent le contraire. En 1944, Oswald Avery, Colin MacLeod et Maclyn McCarthy montrent que l’ADN et lui seul détermine l’hérédité d’un caractère physique d’une cellule. En 1952, Alfred Hershey et Martha Chase confirment cette démonstration de manière indépendante, et peut-être plus convaincante. Ainsi, le patrimoine génétique d’un organisme est inscrit, codé, dans son ADN. Cependant, ces résultats, même brillants, n’indiquaient rien quant au code utilisé par l’ADN pour définir des protéines, ni quant à la manière dont ce matériel pouvait être recopié pour être transmis à l’identique aux cellules filles lors de la division cellulaire. Il a alors été a progressivement compris que ces phénomènes sont étroitement liés à la structure de la molécule d’ADN et à son organisation dans l’espace : la double hélice en est la plus ancienne et la plus connue, mais d’autres structures de l’ADN existent, dont l’ADN à quatre brins, dit ADN quadruplexe, structure plus récemment identifiée et qui joue un rôle essentiel en biologie.

La double hélice de l’ADN

La manière d’envisager les problèmes essentiels liés à l’hérédité change brutalement en 1953, avec la découverte de la structure dans l’espace en double hélice (dite duplexe) de l’ADN, par James Watson, Francis Crick, Maurice Wilkins et Rosalind Franklin, certainement l’une des découvertes scientifiques les plus marquantes de la biologie du xxe siècle. Son impact fut immense et légitime puisque ces travaux ont donné une structure physique au support de l’information génétique et ont permis de comprendre les mécanismes cellulaires cruciaux dans lesquels l’ADN est impliqué. Cette double hélice se caractérise par une organisation tridimensionnelle tout à fait particulière.

– Elle est constituée de deux brins d’acides nucléiques, longs polymères constitués par l’enchaînement d’unités monomériques nucléotidiques (ou nucléobases) reliées entre elles par du phosphate, et qui s’enroulent l’un autour de l’autre pour former une double hélice dextrogyre (ou d’hélicité droite).

– Cet enroulement est dit « antiparallèle », car l’orientation des deux brins, qui répond au formalisme « 5’ vers 3’ » dicté par la numérotation de deux des groupements hydroxyles des désoxyriboses, est coaxiale, mais de sens inverse.

– Cet enroulement n’est pas parfaitement symétrique : l’assemblage du duplexe entraîne la formation de deux sillons inégaux, dits petits et grands sillons, qui présentent une accessibilité aux nucléobases différente (ce qui joue un rôle important dans la fixation et l’activité des protéines se liant à l’ADN).

Bases de l’ADN et leurs associations possibles - crédits : Encyclopædia Universalis France

Bases de l’ADN et leurs associations possibles

Encyclopædia Universalis France

– Enfin, la cohésion de la structure duplexe est assurée par un réseau de liaisons faibles en énergie, non covalentes, dites liaisons hydrogène (ou liaisons H) entre des nucléobases de chaque brin selon un mode d’association spécifique dit « appariement de Watson-Crick », au sein duquel une guanine (G) s’associe avec une cytosine (C) par la création de trois liaisons H (GC), alors qu’une thymine (T) s’associe avec une adénine (A) pardeux liaisons H seulement (TA).

La connaissance précise de la structure duplexe de l’ADN permet de comprendre des mécanismes cellulaires essentiels, au premier rang desquels la réplication (c’est-à-dire la synthèse de deux duplexes d’ADN identiques au duplexe parent, ce qui est à la base de la transmission génétique[...]

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Écrit par

  • : professeur à l'université de Paris-Sud
  • : docteur ès sciences, chargé de recherche au CNRS
  • : biologiste, professeur à l'université de Paris-VI et à l'École normale supérieure
  • Universalis : services rédactionnels de l'Encyclopædia Universalis

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Médias

Premier modèle de la double hélice d’ADN - crédits : A. Barrington Brown, Gonville and Caius College/ Science Photo Library/ AKG-images

Premier modèle de la double hélice d’ADN

A. Barrington Brown, Gonville and Caius College/ Science Photo Library/ AKG-images

Structure en double hélice de l'ADN - crédits : Encyclopædia Universalis France

Structure en double hélice de l'ADN

Encyclopædia Universalis France

Réplication de l'ADN - crédits : Encyclopædia Universalis France

Réplication de l'ADN

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Autres références

  • ADN ET INFORMATION GÉNÉTIQUE

    • Écrit par Nicolas CHEVASSUS-au-LOUIS
    • 239 mots

    Jusqu'en 1944, on ignorait quelle pouvait être la nature chimique de la molécule présente dans les chromosomes et porteuse de l'information génétique. Alors que la plupart des chercheurs pensaient qu'il s'agissait de protéines, deux publications viennent montrer, en 1944, qu'il...

  • SÉQUENÇAGE D'ADN, en bref

    • Écrit par Nicolas CHEVASSUS-au-LOUIS
    • 174 mots

    Dès son entrée à l'université de Cambridge en 1940, le Britannique Frederick Sanger se passionne pour la structure des macromolécules. En 1955, il publie la première séquence protéique, celle de l'insuline, qui lui vaut le prix Nobel de chimie en 1958. Il se tourne ensuite vers le...

  • SÉQUENÇAGE HAUT DÉBIT DE L'ADN

    • Écrit par Véronique BLANQUET, Nathalie DUPRAT, Lionel FORESTIER
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    • 8 médias

    La génomique, qui regroupe tout un ensemble d’analyses parmi lesquelles le séquençage de l’ADN, est une discipline de la biologie moderne dédiée à l’étude des génomes. Elle permet, à l’échelle d’un organisme, d’étudier la structure de ses gènes, leurs variations, leur fonctionnement, le contrôle...

  • STRUCTURE EN DOUBLE HÉLICE DE L'ADN

    • Écrit par Pascal DURIS
    • 252 mots
    • 1 média

    L'acide désoxyribonucléique (ADN), qui constitue les chromosomes, est le détenteur de l'information héréditaire. Sa structure tridimensionnelle est élucidée en 1953, via l'étude des diagrammes de diffraction de cette molécule aux rayons X, grâce à la collaboration d'un jeune biologiste américain,...

  • MÉIOSE

    • Écrit par Marguerite PICARD, Denise ZICKLER
    • 4 645 mots
    • 7 médias
    ...(alors que rien de tel n'intervient dans le cas des Procaryotes). La méiose est composée de deux divisions successives, mais les chromosomes – donc l' ADN, c'est-à-dire l'acide désoxyribonucléique dont ils sont formés – ne subissent qu'une seule duplication, effectuée au moins en grande partie lorsque...

  • MITOSE

    • Écrit par Nina FAVARD
    • 6 519 mots
    • 5 médias

    L'aphorisme omnis cellula e cellula (« toute cellule est issue d'une autre cellule ») a permis aux biologistes de comprendre que, au cours des générations cellulaires successives, la transmission de l'information génétique obéissait à des mécanismes d'une grande précision....

  • EUCARYOTES (CHROMOSOME DES)

    • Écrit par Denise ZICKLER
    • 7 721 mots
    • 9 médias
    Le complexeADN- protéines qui constitue l'architecture du chromosome des eucaryotes est appelé chromatine. Les protéines de la chromatine peuvent être divisées en deux grands groupes de masse équivalente : les protéines basiques ou histones et les protéines acides appelées aussi non-histones....

  • ANTIBIORÉSISTANCE

    • Écrit par Aurélie CHABAUD, Sylvain MEYER, Marie-Cécile PLOY
    • 5 907 mots
    • 4 médias
    Le deuxième niveau est le développement du séquençage de l’ADN d’isolats et de prélèvements. L’essor de nouveaux outils technologiques permet aussi d’accéder rapidement à de plus grandes quantités d’informations, en recherche, pour mieux comprendre la dissémination des gènes de résistance. Par exemple,...
  • Afficher les 130 références

Voir aussi

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