ARN (acide ribonucléique) ou RNA (ribonucleic acid)

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L’étude  de la séquence nucléotidique du génome de nombreux organismes, et en particulier celle du génome humain, a révélé que moins de 2 % des nucléotides se trouvent dans les séquences dites codantes des ARN messagers (ARNm) directement impliquées dans la synthèse des protéines. Cela ne signifie en aucun cas que le reste de la séquence, c’est-à-dire l’immense fraction non codante de l’ADN des chromosomes, soit dépourvu de fonction. Bien au contraire, ces régions génomiques produisent des molécules d'ARN, collectivement appelées ARN non codants (ARNnc), certains de ces ARNnc jouant un rôle essentiel dans la régulation de l'activité des gènes, aussi bien pendant le développement que tout au long de la vie adulte. De plus, ils participent activement à l'organisation fonctionnelle des chromosomes et à la préservation de leur intégrité.

Les ARN dans le cadre classique de la biologie moléculaire

Les gènes sont couramment décrits comme les unités d'information génétique responsables de la transmission, d'une génération à l'autre, de traits biologiques influençant, en partie ou en totalité, certaines caractéristiques des organismes. Tout organisme vivant – unicellulaire ou multicellulaire – est ainsi caractérisé par une information génétique propre à son espèce et qui la distingue aussi de celle de ses congénères. Cette information est contenue dans l'ADN (acide désoxyribonucléique) qui, chez les eucaryotes, réside principalement dans le noyau de la cellule. L'ADN, associé à des protéines (nommées histones), forme la chromatine qui, en se repliant et en se condensant, prend la forme des chromosomes. Le support physique de l’information génétique est donc un complexe stable d’ADN et de protéines.

L'ADN est sans aucun doute la molécule biochimique la plus connue, avec sa structure emblématique décrite comme deux longs brins s’enroulant l’un autour de l’autre pour former une double hélice régulière. Au niveau moléculaire, chaque brin est composé de la succession de quatre éléments chimiques, nommés nucléotides, qui eux-mêmes comprennent une base azotée, un sucre (désoxyribose) et un groupe phosphate. Chaque nucléotide est nommé par les initiales de sa base azotée : l’adénine (A), la thymine (T), la cytosine (C) et la guanine (G).

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La stabilité de la structure en double hélice repose sur des interactions spécifiques entre les bases azotées de chaque brin, suivant le principe de complémentarité : l’adénine s’apparie avec la thymine et la cytosine avec la guanine. La structure de l’ADN peut sembler simple, voire monotone, en raison de la répétition de seulement quatre nucléotides (A, C, G et T). Pourtant, l’information contenue dans l’ensemble des chromosomes d’une cellule humaine est immense, puisqu’elle repose sur l’enchaînement de 3,2 milliards de ces nucléotides.

L’un des paradigmes les plus féconds de la biologie moléculaire (on parle volontiers de « dogme ») décrit comment l’information contenue dans l’ADN suit un flux unidirectionnel, allant toujours de l’ADN aux protéines. L’ADN renferme ainsi les instructions nécessaires à la synthèse des protéines sous la forme d’une suite précise de nucléotides (une séquence) qui détermine l’ordre d’assemblage des 20 acides aminés différents qui composent les protéines. Cet enchaînement spécifique des acides aminés dans une protéine détermine son repliement tridimensionnel, lequel est essentiel à sa capacité à exercer sa fonction. C’est ainsi que les gènes sont généralement décrits comme des portions de chromosome dont la séquence d’ADN est capable de produire une protéine. Dans ce cadre de pensée, l’ADN reste confiné dans le noyau tandis que les protéines se déplacent et assurent les fonctions structurales, énergétiques et enzymatiques essentielles au maintien et à la régulation du vivant.[...]

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