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Biologie moléculaire

François Jacob

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Keystone/ Hulton Archive/ Getty Images

François Jacob

François Jacob est ici photographié dans son laboratoire devant une loupe binoculaire.

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La biologie moléculaire est, parmi toutes les branches de la biochimie, celle dont l'expansion est actuellement la plus rapide. Elle s'identifie à l'ensemble des réactions qui permettent l'expression et la transmission du message génétique. C'est donc la biochimie de l' ADN, qui est le vecteur de l'information génétique. L'ADN est connu depuis 1869, mais ce n'est qu'en 1944 qu'Avery, Mac Leod et Mc Carty démontrèrent que l'ADN pouvait être le vecteur de l'information génétique. En 1953, James Watson et Francis Crick proposent un modèle en double hélice de la structure de l'ADN. Ce modèle permettait d'expliquer le mécanisme de la transmission du message génétique d'une cellule à ses deux cellules filles au cours de la division cellulaire, ou mitose : un brin d'ADN est transmis à chaque cellule fille, et le brin complémentaire est synthétisé en utilisant comme matrice de copie le brin d'origine parental. Cette autoreproduction, ou duplication de l'ADN, est extrêmement complexe et fait intervenir de nombreuses protéines et enzymes encore mal connues. Si l'ADN est circulaire chez les procaryotes (cellules sans noyaux définis) et dans les mitochondries des eucaryotes (cellules possédant un noyau), il est linéaire dans les noyaux des eucaryotes. Dans tous les cas, il comporte un squelette qui est formé de désoxyribose et de phosphate, sur lequel se placent des bases (de quatre types seulement : l'adénine, la guanine, la thymine, la cytosine), la première faisant toujours face à la troisième et la deuxième à la quatrième sur les deux brins complémentaires de la molécule d'ADN. La séquence des bases sur l'ADN constitue un langage qui est parfois traduit en langage protéique : trois lettres sur l'ADN codent un message correspondant à un acide aminé. François Jacob et Jacques Monod, en 1961, ont montré que la synthèse protéique s'effectuait en deux étapes : la première étape est la transcription du message contenu dans l'ADN en un message analogue en ce qui concerne la séquence des bases nucléotidiques mais présent dans une molécule d'ARN particulière, l'ARN messager. D'autres molécules d'ARN, les ARN de transfert, transportent les acides aminés au voisinage de l'ARN messager. Un ARN de transfert ne peut porter qu'un seul type d'acide aminé : il porte un triplet de bases (ou anticodon) qui correspond au codon, triplet de bases du messager, copie servile de l'ADN. La seconde étape de la synthèse protéique est celle de la traduction du message génétique en protéine. Le code génétique entièrement élucidé par Nirenberg, Khorana et Ochoa en 1965 s'est révélé universel, valable aussi bien pour “la bactérie que pour l'éléphant”. En fait, il est légèrement différent pour les ADN des mitochondries. En revanche, des différences nettes séparent les procaryotes des eucaryotes ; chez les premiers, l'ARN messager est traduit sans avoir été modifié, alors que, chez les eucaryotes, il sera excisé, c'est-à-dire coupé, les bouts ainsi obtenus étant ensuite épissés, c'est-à-dire réunis. La purification, en 1982, des enzymes de restriction a constitué un important tournant dans la biochimie des acides nucléiques. Ces véritables outils chirurgicaux permettent de couper avec précision l'ADN et de réintroduire des fragments de cette molécule dans des organismes étrangers (une bactérie, par exemple) pour en multiplier le nombre de copies, à la faveur de l'opération de clonage dont l'organisme hôte est ensuite l'objet. Cette technologie, dite d'ADN recombinant, a permis la séparation de produits géniques, puis de gènes. C'est une méthode extrêmement puissante dans la plupart des études biochimiques qui concernent[...]

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Écrit par

  • Pierre KAMOUN : professeur de biochimie à l'université René-Descartes, chef de service à l'hôpital Necker, Paris

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Pour citer cet article

Pierre KAMOUN, « BIOCHIMIE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le . URL :

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Max Perutz et John Kendrew

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Les biochimistes britanniques Max Perutz (d'origine autrichienne), à gauche, et John Kendrew ont…

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François Jacob

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Jacques Monod

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Jacques Monod

Biochimiste français, Jacques Monod (1910-1976), Prix Nobel de médecine en 1965, est nommé, en 1967,…

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