Qu’est-ce que l’ADN : la molécule des instructions génétiques, expliquée simplement
L’ADN, ou acide désoxyribonucléique, est la molécule qui porte l’information génétique nécessaire au développement et au fonctionnement d’un organisme. Il est formé de deux brins enroulés en double hélice, et chaque brin est une chaîne de quatre bases chimiques : l’adénine (A), la thymine (T), la cytosine (C) et la guanine (G). L’ordre de ces bases, environ 3 milliards de paires dans un génome humain, écrit les instructions de fabrication des protéines et de l’ARN.
On appelle souvent l’ADN le plan de la vie, une image pratique mais trop ordonnée. Ce guide explique de quoi l’ADN est fait, comment les gènes et les chromosomes s’y intègrent, comment une cellule lit le code et à quel point deux personnes se ressemblent.
Idées essentielles
- ADN signifie acide désoxyribonucléique, une molécule en forme d’échelle torsadée, la double hélice.
- Il s’écrit avec quatre bases, A, T, C et G ; A s’associe toujours à T et C à G, et leur ordre est le code.
- Un génome humain compte environ 3 milliards de paires de bases, rangées en 23 paires de chromosomes (46 au total) dans presque toutes les cellules.
- Un gène est un segment d’ADN porteur d’instructions, souvent pour une protéine ; on compte aujourd’hui environ 19 900 gènes codant des protéines chez l’humain.
- L’ADN de deux personnes quelconques est identique à 99,9 %, et le petit reste aide à rendre chacun unique.
De quoi l’ADN est fait
L’ADN est formé de deux longs brins qui s’enroulent l’un autour de l’autre comme une échelle torsadée, une forme appelée double hélice. Chaque brin a un squelette de sucre (désoxyribose) et de phosphate en alternance, et chaque sucre porte l’une des quatre bases.
Les quatre bases sont l’adénine (A), la thymine (T), la cytosine (C) et la guanine (G). Des liaisons entre bases maintiennent les deux brins ensemble, et l’appariement est strict : A se lie toujours à T, et C toujours à G. Une base avec son sucre et son phosphate forme un nucléotide, et deux bases face à face sur l’échelle forment une paire de bases.
Grâce à cette règle d’appariement, un brin prédit l’autre. C’est ce qui permet à la cellule de copier son ADN avant de se diviser : chaque brin sert de modèle pour construire son partenaire, et chaque nouvelle cellule reçoit une copie exacte.
Où se trouve l’ADN et en quelle quantité
Presque toutes les cellules du corps d’une personne portent le même ADN. La plus grande partie se trouve dans le noyau de la cellule, où on l’appelle ADN nucléaire, et une petite quantité se trouve dans les mitochondries, les structures qui transforment les aliments en énergie utilisable, où on l’appelle ADN mitochondrial.
Un génome humain, un jeu complet d’instructions, compte environ 3 milliards de paires de bases. La molécule est conditionnée : l’ADN s’enroule étroitement autour de protéines appelées histones pour former les chromosomes. Chaque cellule possède normalement 23 paires de chromosomes, soit 46 au total, dont 22 paires d’autosomes et une paire de chromosomes sexuels. Les chromosomes ne deviennent visibles au microscope que lorsque la cellule se divise et que son ADN est plus compacté.
Étiré en ligne droite, l’ADN d’une seule cellule humaine mesurerait environ deux mètres, une estimation souvent citée, d’où la nécessité d’un conditionnement aussi serré.
Les gènes et la façon dont une cellule les lit
Un gène est l’unité physique et fonctionnelle de base de l’hérédité : un segment d’ADN porteur d’instructions. Certains gènes sont des instructions pour fabriquer des protéines, dont le corps a besoin pour fonctionner. Beaucoup de gènes ne codent pas de protéines et aident plutôt à réguler d’autres gènes. Leur taille va de quelques centaines de paires de bases à plus de 2 millions.
Le Projet génome humain, mené de 1990 à 2003, a d’abord estimé le nombre de gènes codant des protéines entre 20 000 et 25 000. Des travaux plus récents donnent environ 19 900. Les gènes codant des protéines ne sont qu’une partie du génome, et le reste des 3 milliards de paires de bases est encore à l’étude.
Pour utiliser un gène, la cellule le copie d’abord en un brin de travail d’ARN messager, une étape appelée transcription ; l’ARN emploie la lettre U à la place de T. Un ribosome lit ensuite l’ARN messager trois lettres à la fois. Chaque triplet, ou codon, désigne un acide aminé, et la chaîne d’acides aminés se replie en une protéine de forme précise.
À quel point nous nous ressemblons, et comment la double hélice a été trouvée
Selon l’Institut national américain de recherche sur le génome humain, l’ADN de deux personnes quelconques est identique à 99,9 %. Les 0,1 % restants contiennent des variations qui, avec l’environnement et l’expérience, aident à rendre chacun unique. Un petit nombre de gènes, moins de 1 % du total, existent en versions légèrement différentes appelées allèles.
La double hélice a été décrite en 1953 par James Watson et Francis Crick dans un article de deux pages de la revue Nature, publié le 25 avril. Leur modèle s’appuyait sur des images de l’ADN obtenues par rayons X, dont la célèbre Photo 51 de Rosalind Franklin et Raymond Gosling.
Lire soi-même un brin d’ADN : le chapitre du VJOURNAL SMART BOOK
Le livre de Biologie de la série VJOURNAL SMART BOOK, dans VITON13 SCHOOL, contient un chapitre intitulé « Cellules et ADN ». Un modèle 3D vivant se tient à côté du texte et traverse cinq moments : la foule d’environ 37 mille milliards de cellules d’un corps (une estimation), l’intérieur d’une cellule, la double hélice et ses paires A-T et C-G, le chemin de l’ADN à l’ARN puis à la protéine, et la division cellulaire.
Dans le bac à sable sous l’image, vous tapez un brin d’ADN et le brin partenaire apparaît, chaque lettre étant appariée selon la règle ci-dessus, avec le message d’ARN construit à partir de votre brin. Le chapitre se termine par un court quiz et les sources de ses données.
En mots simples
L’ADN est un très long livre de recettes écrit avec seulement quatre lettres. La cellule garde le livre en sécurité dans son noyau et recopie une recette à la fois pour la cuisine, où l’on prépare les protéines.
À vous de jouer
Ouvrez le chapitre sur les cellules, tapez le brin ATGCCA dans le bac à sable et lisez le brin partenaire qui apparaît.
Résultat attendu
Le brin partenaire TACGGT, obtenu en appariant A avec T, T avec A, G avec C et C avec G.
Vérifiez votre réponse: Un brin d’ADN se lit GGATC. Comment se lit le brin partenaire ?
CCTAG, car G s’associe à C, A à T et T à A.
Questions et réponses
Que signifie ADN ?
Acide désoxyribonucléique. Le nom vient du sucre de son squelette, le désoxyribose, et du fait qu’il s’agit d’un acide nucléique.
Quelle est la différence entre ADN, gène et chromosome ?
L’ADN est la molécule elle-même. Un gène est un segment d’ADN porteur d’instructions, souvent pour une protéine. Un chromosome est de l’ADN enroulé étroitement avec des protéines en un seul paquet ; l’humain en a normalement 46, en 23 paires.
Quelle part d’ADN deux personnes partagent-elles ?
L’ADN de deux personnes quelconques est identique à 99,9 %, selon l’Institut national américain de recherche sur le génome humain. Les 0,1 % restants contiennent les variations qui aident à rendre chacun unique.
Tout l’ADN se trouve-t-il dans le noyau de la cellule ?
La plus grande partie, oui, mais une petite quantité se trouve dans les mitochondries sous forme d’ADN mitochondrial, d’après MedlinePlus Genetics.
En quoi l’ARN diffère-t-il de l’ADN ?
L’ARN est en général un brin unique qui sert de copie de travail d’un gène, et il utilise la base U (uracile) à la place de T. L’ARN messager porte le message du noyau jusqu’au ribosome, qui fabrique la protéine.
Retenez la règle d’appariement, A avec T et C avec G, puis ouvrez le chapitre sur les cellules, tapez un brin et regardez apparaître son brin partenaire et son message d’ARN.
Sources et lectures
- MedlinePlus Genetics, US National Library of Medicine: What is DNA? ↗Sources consultées:
- NHGRI, US National Human Genome Research Institute: Deoxyribonucleic Acid (DNA) ↗Sources consultées:
- MedlinePlus Genetics: What is a gene? ↗Sources consultées:
- MedlinePlus Genetics: How many chromosomes do people have? ↗Sources consultées:
- Nature, 1953: Watson and Crick, Molecular Structure of Nucleic Acids ↗Sources consultées: