Autant savoir de quoi on parle en ces temps bénis de fichage tous azimuts.
Au début des années cinquante, ce rôle de molécule informative dévolu à l'ADN, n'est plus mis en doute. Il ne restait plus alors qu'à comprendre le message mystérieux contenu dans cette extravagante molécule et s'attacher, dans un premier temps, à en décrire la structure.
L'unité de base est une molécule de taille évidemment plus modeste que l'ensemble, appelée nucléotide et qui est elle-même formée de trois molécules élémentaires : un acide phosphorique (P), un sucre (S) – le désoxyribose – qui donne son nom à l'ADN et une molécule organique azotée, plus complexe, se comportant comme une base. Il existe quatre bases azotées différentes qui déterminent par conséquent, quatre types de nucléotides. On retiendra aisément les initiales des noms donnés à ces bases : A pour adénine, T pour thymine, G pour guanine et C pour cytosine. Les quatre nucléotides constitutifs de l'ADN sont donc :
P---S---A
P---S---T
P---S---G
P---S---C
Tout allait pour le mieux au début des années cinquante, lorsque des biochimistes anglais, Maurice WILKINS et Rosalind FRANKLIN, de l’Université de Londres contestèrent ce modèle en objectant que certaines liaisons entre les différents constituants de la chaîne d'ADN ne pouvaient pas être disposées dans un même plan. La structure spatiale de cette molécule posait donc problème et l'étude aux rayons X révéla de curieuses images de diffraction qui ne pouvaient être corrélées qu’à une structure hélicoïdale de l'ADN. L'anglais WATSON et l'américain CRICK proposèrent alors un modèle en double hélice, dans lequel les deux brins complémentaires étaient enroulés en spirale l'un autour de l'autre. Cette découverte de l'architecture moléculaire de l'ADN valut à nos deux talentueux savants, l'un des plus beaux et des plus mérités Prix NOBEL, en 1962. Encore que ces travaux soient aujourd’hui entachés de doute : les deux chercheurs s’appuyèrent, semble-t-il, beaucoup – peut-être un peu trop – sur les recherches de la jeune anglaise, Rosalind FRANKLIN, abandonnées après sa mort prématurée en 1958 à la suite d’un cancer, à l’âge de trente huit ans. L’univers des scientifiques n’est pas à l’abri de la polémique.
Cette période, féconde, vit l’affirmation de la relation gène / protéine. Au début du XXe siècle, un médecin anglais, GARROD, émit l’hypothèse d’une relation gène / enzyme. Les lecteurs les plus « anciens » se souviendront certainement des fameux enzymes gloutons, dévoreurs de tâches, contenus dans les lessives, vantés par la publicité et vilipendés avec talent par COLUCHE. Plus prosaïquement, les enzymes sont des catalyseurs qui accélèrent les réactions chimiques métaboliques et les rendent compatibles avec les conditions de la vie des organismes, telle que la température par exemple ou le pH. Peu après, d’autres études montrèrent que les enzymes sont des protéines et du même coup, le concept un gène / une protéine vit le jour.
Le mystère du code génétique allait être élucidé dans le même élan. En effet, la séquence des nucléotides constitue en elle-même un système de codage. Si l'on se réfère à un seul brin de l'ADN, que nous appelleront brin codant, il est aisé de comprendre que la séquence ---A---T---C---C---C--- par exemple, est différente de ---A---C---T---C---C---. Il restait alors à comprendre la relation entre ce code à quatre signaux et les caractères héréditaires qui se traduisent dans les phénotypes des individus. On est donc amené à se poser une question simple, une de plus : qu'est ce qu'un caractère ? Prenons un exemple. La couleur de notre peau est un caractère. Or, elle est déterminée par la présence dans certaines de nos cellules d'un pigment noir, la mélanine, qui résulte de la transformation induite par le soleil, d'une molécule apportée par l'alimentation, la tyrosine. Mais pour que cette transformation, responsable de votre beau teint cuivré, ait lieu, il est nécessaire qu'elle soit catalysée par une enzyme spécifique. Or, certains sont très bruns, d'autres très blancs et d'autres encore sont tellement blancs qu'on les qualifie d'albinos. La fabrication de la mélanine par nos mélanocytes n'est donc pas égale pour tous. C'est un caractère héréditaire, étroitement lié au fonctionnement de cette fameuse enzyme.
Les albinos ne possèdent pas cette enzyme dans leurs cellules. Sa synthèse dépend d'un gène, c'est-à-dire d'après ce que nous savons maintenant, d'un segment d'ADN, ou plus précisément d'une séquence de nucléotides. Voilà comment un gène, en contrôlant un phénotype à l’échelle moléculaire, peut influencer d’une manière plus ou moins discrète, le phénotype apparent de l’individu. Ce phénotype se décline donc à différentes échelles.
Comment cette séquence codée de nucléotides peut-elle induire la synthèse d'une enzyme, spécifique d'une réaction chimique donnée, plus ou moins indispensable à la vie ? Comment ce code à quatre lettres de l'ADN peut-il être traduit en une molécule enzymatique ? Pour répondre à cette interrogation, il est nécessaire de connaître la nature chimique de l'enzyme et sa structure moléculaire. Tout d'abord une enzyme est une protéine, comme nous venons de le préciser et une protéine est une molécule de type polymère qui résulte de la condensation d'unités plus petites, appelées acides aminés, qui se comportent à la fois comme des acides faibles et des bases faibles. Ces acides aminés, unis entre eux par des liaisons covalentes résultant de la réaction entre la fonction acide de l’un et la fonction basique ou plus exactement amine de l’autre, forment, dans un premier temps, des chaînes linéaires, qui peuvent ensuite s'enrouler de manière complexe et prendre alors des configurations spatiales en rapport avec leur fonction catalytique spécifique. Ces acides aminés sont-ils tous semblables ? Si c'était le cas, on ne voit pas comment la séquence des nucléotides de l'ADN pourrait transmettre une quelconque information sur le caractère spécifique de la molécule de protéine. En revanche, si l'on admet qu'il existe des acides aminés différents, alors l'idée de codage prend tout son sens. Or, c'est précisément ce que révèle l'analyse chimique des protéines, au sein desquelles on a pu identifier et isoler avec une très grande précision, vingt acides aminés différents.
L'art et la manière de dévoyer les grandes découvertes scientifiques. On connaît ça - le nucléaire par exemple. C'est maintenant le tour de la génétique : OGM, empreintes génétiques, même aubaine pour les puissants qui nous gouvernent : entreprises commerciales, sociétés multinationales (semences), gouvernements (fichage des citoyens, contrôle de l'immigration). Pourtant, que la découverte de cette molécule miraculeuse est belle !
A lire un extrait du livre "Pour comprendre la génétique - La mouche dans les petits pois".
Si vous voulez en savoir plus : http://www.editions-harmattan.fr/
Revenons à ce fameux chromosome. De quoi s’agit-il exactement ? Quelle est sa nature matérielle, chimique ? On peut faire une comparaison entre le support des caractères héréditaires et ces caractères eux-mêmes d'une part et le support en rhodoïd ou en plastique constitué par une bande magnétique et les milliards d'informations sous forme de signaux codés qu'elle comporte, d'autre part.
Après bien des péripéties scientifiques il fallut attendre l'année 1930, pour qu'à la suite des travaux de GRIFFITH, qui fut le premier à démontrer, chez des bactéries, l'existence d'une molécule aux propriétés héréditaires étonnantes, on entrepris des recherches dans le but d'isoler cette fameuse molécule non identifiée. Et ce n'est qu'en 1944 qu'une équipe de chercheurs américains dirigée par AVERY, réussit enfin à mettre en évidence sur des bactéries, cette extraordinaire molécule présente dans les noyaux de toutes les cellules des eucaryotes et même donc, chez ces fameuses bactéries, qui pourtant ne possèdent pas de noyau. L'Acide Désoxyribonucléique ou ADN, allait mobiliser l'ardeur des plus grands chercheurs dans tous les pays.
La structure filamenteuse de cette énorme molécule fut rapidement établie. Sa configuration spiralée à l'intérieur du chromosome, seule conception susceptible de rendre compte de son extraordinaire longueur, mit un peu plus de temps à se dévoiler.
Il est établi que, dans un noyau de cellule humaine, l'ensemble de toutes les molécules d'ADN mises bout à bout peut mesurer plus d’un mètre de longueur pour un diamètre de l'ordre de deux nanomètres (2 x 10-9 m). Imaginez un long filament d’un mètre, contenu dans le noyau d'une cellule dont le diamètre moyen est d'environ dix micromètres (10 x 10-6 m). Bien sûr j'entends d'ici votre critique ; vous avez du mal à vous représenter des objets aussi petits. Alors intéressons-nous à une représentation analogique plus familière. La ligne téléphonique située entre deux immeubles distants d’une centaine de mètres. Et bien essayez donc de faire rentrer ce fil électrique dans une petite boîte d'allumettes de huit centimètres de longueur ! Même si l'on considère que la section du filament d'ADN est proportionnellement beaucoup plus fine que celle du fil de la ligne téléphonique, vous considèrerez avec moi que seul un magicien pourrait réussir une telle prouesse. Mais on lui en demanderait beaucoup plus pour égaler la magie de la nature, car ce n'est pas directement dans la petite boîte qu'il lui faudrait faire tenir cette ligne, mais dans une autre boîte miniature, inclue dans la plus grande. Et oui, dans chacune de nos cellules, c'est à l'intérieur du noyau que sont enfermées les molécules d'ADN.
Après bien des péripéties scientifiques il fallut attendre l'année 1930, pour qu'à la suite des travaux de GRIFFITH, qui fut le premier à démontrer, chez des bactéries, l'existence d'une molécule aux propriétés héréditaires étonnantes, on entrepris des recherches dans le but d'isoler cette fameuse molécule non identifiée. Et ce n'est qu'en 1944 qu'une équipe de chercheurs américains dirigée par AVERY, réussit enfin à mettre en évidence sur des bactéries, cette extraordinaire molécule présente dans les noyaux de toutes les cellules des eucaryotes et même donc, chez ces fameuses bactéries, qui pourtant ne possèdent pas de noyau. L'Acide Désoxyribonucléique ou ADN, allait mobiliser l'ardeur des plus grands chercheurs dans tous les pays.
La structure filamenteuse de cette énorme molécule fut rapidement établie. Sa configuration spiralée à l'intérieur du chromosome, seule conception susceptible de rendre compte de son extraordinaire longueur, mit un peu plus de temps à se dévoiler.
Il est établi que, dans un noyau de cellule humaine, l'ensemble de toutes les molécules d'ADN mises bout à bout peut mesurer plus d’un mètre de longueur pour un diamètre de l'ordre de deux nanomètres (2 x 10-9 m). Imaginez un long filament d’un mètre, contenu dans le noyau d'une cellule dont le diamètre moyen est d'environ dix micromètres (10 x 10-6 m). Bien sûr j'entends d'ici votre critique ; vous avez du mal à vous représenter des objets aussi petits. Alors intéressons-nous à une représentation analogique plus familière. La ligne téléphonique située entre deux immeubles distants d’une centaine de mètres. Et bien essayez donc de faire rentrer ce fil électrique dans une petite boîte d'allumettes de huit centimètres de longueur ! Même si l'on considère que la section du filament d'ADN est proportionnellement beaucoup plus fine que celle du fil de la ligne téléphonique, vous considèrerez avec moi que seul un magicien pourrait réussir une telle prouesse. Mais on lui en demanderait beaucoup plus pour égaler la magie de la nature, car ce n'est pas directement dans la petite boîte qu'il lui faudrait faire tenir cette ligne, mais dans une autre boîte miniature, inclue dans la plus grande. Et oui, dans chacune de nos cellules, c'est à l'intérieur du noyau que sont enfermées les molécules d'ADN.
Au début des années cinquante, ce rôle de molécule informative dévolu à l'ADN, n'est plus mis en doute. Il ne restait plus alors qu'à comprendre le message mystérieux contenu dans cette extravagante molécule et s'attacher, dans un premier temps, à en décrire la structure.
L'unité de base est une molécule de taille évidemment plus modeste que l'ensemble, appelée nucléotide et qui est elle-même formée de trois molécules élémentaires : un acide phosphorique (P), un sucre (S) – le désoxyribose – qui donne son nom à l'ADN et une molécule organique azotée, plus complexe, se comportant comme une base. Il existe quatre bases azotées différentes qui déterminent par conséquent, quatre types de nucléotides. On retiendra aisément les initiales des noms donnés à ces bases : A pour adénine, T pour thymine, G pour guanine et C pour cytosine. Les quatre nucléotides constitutifs de l'ADN sont donc :
P---S---A
P---S---T
P---S---G
P---S---C
Tout allait pour le mieux au début des années cinquante, lorsque des biochimistes anglais, Maurice WILKINS et Rosalind FRANKLIN, de l’Université de Londres contestèrent ce modèle en objectant que certaines liaisons entre les différents constituants de la chaîne d'ADN ne pouvaient pas être disposées dans un même plan. La structure spatiale de cette molécule posait donc problème et l'étude aux rayons X révéla de curieuses images de diffraction qui ne pouvaient être corrélées qu’à une structure hélicoïdale de l'ADN. L'anglais WATSON et l'américain CRICK proposèrent alors un modèle en double hélice, dans lequel les deux brins complémentaires étaient enroulés en spirale l'un autour de l'autre. Cette découverte de l'architecture moléculaire de l'ADN valut à nos deux talentueux savants, l'un des plus beaux et des plus mérités Prix NOBEL, en 1962. Encore que ces travaux soient aujourd’hui entachés de doute : les deux chercheurs s’appuyèrent, semble-t-il, beaucoup – peut-être un peu trop – sur les recherches de la jeune anglaise, Rosalind FRANKLIN, abandonnées après sa mort prématurée en 1958 à la suite d’un cancer, à l’âge de trente huit ans. L’univers des scientifiques n’est pas à l’abri de la polémique.
Cette période, féconde, vit l’affirmation de la relation gène / protéine. Au début du XXe siècle, un médecin anglais, GARROD, émit l’hypothèse d’une relation gène / enzyme. Les lecteurs les plus « anciens » se souviendront certainement des fameux enzymes gloutons, dévoreurs de tâches, contenus dans les lessives, vantés par la publicité et vilipendés avec talent par COLUCHE. Plus prosaïquement, les enzymes sont des catalyseurs qui accélèrent les réactions chimiques métaboliques et les rendent compatibles avec les conditions de la vie des organismes, telle que la température par exemple ou le pH. Peu après, d’autres études montrèrent que les enzymes sont des protéines et du même coup, le concept un gène / une protéine vit le jour.
Le mystère du code génétique allait être élucidé dans le même élan. En effet, la séquence des nucléotides constitue en elle-même un système de codage. Si l'on se réfère à un seul brin de l'ADN, que nous appelleront brin codant, il est aisé de comprendre que la séquence ---A---T---C---C---C--- par exemple, est différente de ---A---C---T---C---C---. Il restait alors à comprendre la relation entre ce code à quatre signaux et les caractères héréditaires qui se traduisent dans les phénotypes des individus. On est donc amené à se poser une question simple, une de plus : qu'est ce qu'un caractère ? Prenons un exemple. La couleur de notre peau est un caractère. Or, elle est déterminée par la présence dans certaines de nos cellules d'un pigment noir, la mélanine, qui résulte de la transformation induite par le soleil, d'une molécule apportée par l'alimentation, la tyrosine. Mais pour que cette transformation, responsable de votre beau teint cuivré, ait lieu, il est nécessaire qu'elle soit catalysée par une enzyme spécifique. Or, certains sont très bruns, d'autres très blancs et d'autres encore sont tellement blancs qu'on les qualifie d'albinos. La fabrication de la mélanine par nos mélanocytes n'est donc pas égale pour tous. C'est un caractère héréditaire, étroitement lié au fonctionnement de cette fameuse enzyme.
Les albinos ne possèdent pas cette enzyme dans leurs cellules. Sa synthèse dépend d'un gène, c'est-à-dire d'après ce que nous savons maintenant, d'un segment d'ADN, ou plus précisément d'une séquence de nucléotides. Voilà comment un gène, en contrôlant un phénotype à l’échelle moléculaire, peut influencer d’une manière plus ou moins discrète, le phénotype apparent de l’individu. Ce phénotype se décline donc à différentes échelles.
Comment cette séquence codée de nucléotides peut-elle induire la synthèse d'une enzyme, spécifique d'une réaction chimique donnée, plus ou moins indispensable à la vie ? Comment ce code à quatre lettres de l'ADN peut-il être traduit en une molécule enzymatique ? Pour répondre à cette interrogation, il est nécessaire de connaître la nature chimique de l'enzyme et sa structure moléculaire. Tout d'abord une enzyme est une protéine, comme nous venons de le préciser et une protéine est une molécule de type polymère qui résulte de la condensation d'unités plus petites, appelées acides aminés, qui se comportent à la fois comme des acides faibles et des bases faibles. Ces acides aminés, unis entre eux par des liaisons covalentes résultant de la réaction entre la fonction acide de l’un et la fonction basique ou plus exactement amine de l’autre, forment, dans un premier temps, des chaînes linéaires, qui peuvent ensuite s'enrouler de manière complexe et prendre alors des configurations spatiales en rapport avec leur fonction catalytique spécifique. Ces acides aminés sont-ils tous semblables ? Si c'était le cas, on ne voit pas comment la séquence des nucléotides de l'ADN pourrait transmettre une quelconque information sur le caractère spécifique de la molécule de protéine. En revanche, si l'on admet qu'il existe des acides aminés différents, alors l'idée de codage prend tout son sens. Or, c'est précisément ce que révèle l'analyse chimique des protéines, au sein desquelles on a pu identifier et isoler avec une très grande précision, vingt acides aminés différents.
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