Structure de l’ADN

By Susha Cheriyedath, M.Sc.Révisé par Sally Robertson, B.Sc.

La découverte de la structure de l’ADN par James Watson et Francis Crick en 1953 est l’une des découvertes scientifiques les plus révolutionnaires à ce jour. Cependant, les recherches qui ont conduit à la découverte de la structure de l’acide nucléique ont commencé plusieurs années auparavant et ont impliqué de nombreux chercheurs différents à travers le monde.

Les premiers développements

C’est en 1869 que le biochimiste suisse, Frederich Miescher a été le premier à identifier l’ADN comme présent à l’intérieur des noyaux des lymphocytes. Cependant, l’importance de cette molécule n’a été réalisée que plus de 50 ans plus tard. En 1919, le biochimiste russe, Phoebus Levene a proposé que les acides nucléiques soient constitués de nucléotides, qui sont composés de l’une des quatre bases – A (adénine), T (thymine), G (guanine) et C (cytosine) ; d’un sucre et d’un groupe phosphate.

Le biochimiste autrichien Erwin Chargaff, inspiré par l’article d’Oswald Avery de 1944 sur l’ADN comme matériel génétique, a lancé un projet de recherche axé sur la chimie des acides nucléiques dans les années 1950. Sur la base de ses observations concernant la quantité de bases dans l’ADN, il a formulé la règle de Chargaff, selon laquelle la quantité totale de purines (A + G) est presque identique à la quantité totale de pyrimidines (C + T). La combinaison des découvertes de Levene et des travaux cruciaux de cristallographie aux rayons X sur la structure de l’ADN par Rosalind Franklin et Maurice Wilkins, a jeté les bases de la découverte révolutionnaire de la structure de la double hélice par Watson et Crick en 1953.

En 1962, Watson, Crick et Wilkins ont reçu conjointement le prix Nobel de médecine « pour leurs découvertes concernant la structure moléculaire des acides nucléiques et son importance pour le transfert d’informations dans la matière vivante. »

La double hélice de l’ADN

Structure et composants

L’ADN est constitué de 2 chaînes ou brins de polynucléotides, enroulés l’un autour de l’autre de façon à ressembler à une échelle torsadée. Cette structure est désignée sous le nom de double hélice. Le squelette de chacun de ces brins est un motif répétitif composé d’un sucre à 5 atomes de carbone et d’un groupe phosphate. Chaque sucre est attaché à l’une des quatre bases contenant de l’azote : A, T, G ou C.

Le sucre présent dans le nucléotide est un désoxyribose, d’où le nom d’acide désoxyribonucléique (ADN). Dans la structure en double hélice de l’ADN, les quatre bases sont confinées à l’intérieur de la double hélice, maintenues en place par des liaisons hydrogène (H) reliant les bases complémentaires sur les deux brins. Les squelettes de sucre-phosphate de l’ADN se trouvent à l’extérieur de la double hélice.

La liaison hydrogène

L’adénine et la thymine sont appariées par deux liaisons H, tandis que la cytosine et la guanine sont appariées par trois liaisons H. Les bases sont empilées sur l’échelle et la liaison hydrophobe entre les bases donne à la molécule d’ADN sa stabilité.

Appariement complémentaire des bases

Les deux brins d’ADN de la double hélice s’étendent dans des directions opposées (antiparallèles l’un à l’autre) pour aider les bases de chaque paire de bases à s’insérer dans la double hélice. Cela signifie que les nucléotides de chaque brin d’ADN sont exactement complémentaires de celui de l’autre brin.

L’appariement complémentaire des bases A avec T et G avec C permet d’optimiser les niveaux d’énergie au sein de la double hélice. Dans cette disposition en double hélice, la largeur de chaque paire de bases reste la même, ce qui signifie que la même distance est maintenue entre les squelettes de sucre-phosphate, sur toute la longueur de la molécule d’ADN. Les torsions ou les tours dans les deux squelettes de sucre-phosphate de la double hélice se produisent toutes les dix paires de bases, ce qui maximise l’efficacité de l’emballage des paires de bases.

Les deux brins polynucléotidiques de la double hélice de l’ADN fournissent une base simple pour copier l’information dans la molécule. Lors de la séparation, chacun des deux brins sert de modèle pour créer une copie exacte ou identique de la molécule d’ADN.

1. http://tigger.uic.edu/classes/phys/phys461/phys450/ANJUM04/
2. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26821/
3. http://cs.boisestate.edu/~amit/teaching/342/lab/structure.html
4. http://www.nature.com/scitable/topicpage/discovery-of-dna-structure-and-function-watson-397
5. https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1962/

Lectures complémentaires

• Tout le contenu de l’ADN
• Qu’est-ce que l’ADN ?
• Propriétés de l’ADN
• Modifications chimiques de l’ADN
• Fonctions biologiques de l’ADN

Écrit par

Susha Cheriyedath

Susha a un baccalauréat en sciences (B.Sc.) en chimie et un Master of Science (M.Sc) en biochimie de l’Université de Calicut, en Inde. Elle a toujours eu un vif intérêt pour la médecine et les sciences de la santé. Dans le cadre de sa maîtrise, elle s’est spécialisée en biochimie, en mettant l’accent sur la microbiologie, la physiologie, la biotechnologie et la nutrition. Pendant son temps libre, elle aime faire une tempête dans la cuisine avec ses expériences de pâtisserie super-messées.

Citations

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