Qu'est ce que l'ADN ?



1.Sa découverte

 

Le premier homme a avoir travaillé sur l'ADN est Frederick GRIFFITH en 1928. Celui-ci travaille alors au laboratoire de pathologie du ministère de la santé du Royaume Uni. Le premier phénomène qui allait permettre de progresser dans l'identification du support de l'hérédité est celui de la transformation bactérienne. Ce phénomène représentait un test d'activité biologique, grâce auquel on pouvait envisager de déterminer la nature du matériel génétique responsable de cette transformation. Griffith ne sut pas en tirer lui-même avantage, et la nature du "facteur transformant" sera élucidée plus de 10 ans plus tard par Avery et ses collègues.

La nature biochimique du matériel génétique mis en évidence par Griffith est élucidée en 1944 par les travaux de Oswald Avery, et de ses collègues (Colin McLeod, et McLyn McCarthy), qu'ils mènent à l'Institut Rockfeller de New-York. Ils reprennent les expériences de Griffith sur la transformation bactérienne, et cherchent à purifier le facteur transformant. Cette caractérisation durera 10 ans.

Malgré une accumulation croissante de preuves jusqu'au début des années 50, la communauté scientifique n'a pas accepté facilement que l'ADN puisse être le support de l'hérédité. Selon les thèses alors les plus largement acceptées, l'ADN n'est qu'une molécule simple, et donc incapable de véhiculer une information  complexe. La théorie tétra nucléotidique proposée par Phoebus Aaron Levene (1869 - 1940), stipulait que la structure de l'ADN est régulière et monotone, comprenant un enchaînement répétitif des 4 bases azotées.
Levene était alors un des plus grands spécialistes des acides nucléiques, c'est lui qui avait identifié le désoxyribose comme un des constituants de l'ADN. Les protéines, dont on avait perçut l'immense diversité, semblaient de bien meilleurs candidats pour véhiculer une information génétique.

 

En 1950, Chargaff publie ses travaux sur le contenu en bases azotées de l'ADN chez diverses espèces, réalisés grâce aux progrès de la chromatographie sur papier. Il montre alors que le rapport A+T/C+G est variable selon les espèces, mais constant pour tous les membres d'une espèce donnée. L'ADN est donc porteur d'une certaine spécificité, cette molécule n'a pas une structure polymérique monotone, elle est donc susceptible de contenir une information. Ces travaux contribuent à répandre l'idée que l'ADN puisse être une molécule porteuse de l'information génétique.

Chargaff montre par ailleurs que le rapport C/G ou A/T est à l'inverse constant et quasiment égal à un chez toutes les espèces étudiées. Cette dernière observation sera déterminante pour l'élaboration du modèle de la structure de l'ADN par Watson et Crick quelques années plus tard.

C'est en élaborant successivement plusieurs modèles moléculaires que Watson et Crick réussissent à proposer une structure qui satisfasse à l'ensemble des données cristallographiques et biochimiques alors disponibles. Cette structure est aujourd'hui connue de tous, elle est devenue l'emblème de la biologie moléculaire : deux brins constitués des groupements phosphates et des sucres forment une double hélice où les orientations de chacun des brins sont opposées. Sur les sucres de chacun des deux brins sont liées les bases azotées, chaque base d'un brin étant maintenue en vis-à-vis d'une base de l'autre brin par des liaisons hydrogène. Une cytosine fait toujours face à une guanine, et une adénine à une thymine. Les deux brins d'une molécule d'ADN sont dits complémentaires.

C'est donc en 1953 que les deux chimistes de l'université de Cambridge en Grande-Bretagne, ont établi et dessiné cette structure. Proposant ainsi, une représentation du génome de chaque être vivant, constitué de 24 chromosomes pour l'homme.

 

2.Définition Globale

C'est une molécule enroulée en double-hélice composée de nucléotides qui peut mesurer 1m80 de longueur pour 2 millièmes de millimètre de largeur

On distingue trois motifs :

 

    • Des 

      phosphates

      , en jaune,                                          

       -(PO43− )

       

    • Des sucres 

      (désoxyribose), en bleu,

      -(C5H10O4 )

       

    • Des liaisons hydrogènes en rouge,                                                 

      -Liaisons faibles qui permettent

      en chauffant la molécule d'en

      retirer l'ADN inter-génique.

       

    • Et des bases azotées, en vert.

      -L' Adénine ( C5H5N5)

      -La Thymine(C5H6N2O2)

      -La Cytosine(C4H5N3O)

      -La Guanine (C5H5N5O)

 

Elle est également très résistante, stable et se dégrade plus lentement que les protéines par exemple.

L'ADN est le support de l'hérédité et se transmet en totalité ou en partie lors de la reproduction. Celle-ci peut être analysé par le sang, la salive ou le sperme. Bien que deux humains aient une large majorité de leurs ADN identiques, un certain ensemble de séquence dans l'ADN restent spécifiques à chaque individu. La fonction de l'ADN est donc de stocker l'information génétique, information qui détermine le développement et le fonctionnement de l'organisme.

Un organisme est constitué de plusieurs milliers de milliards de cellules. Juxtaposées, ces cellules ont toutes un rôle particulier, et forment les organes, les muscles, la peau... Mais dans chaque cellule on retrouve un noyau, et dans ce noyau, de l'ADN, le même ADN, quelque soit la cellule.

Sous forme de pelotes, l'ADN est aggloméré en chromosomes. L'homme en porte 23 paires dans ses cellules.

 

 

3.L'ADN dans la police scientifique

A chaque instant, nous disséminons notre ADN où nous sommes. Des cheveux qui tombent, des postillons de salive, des cellules mortes de la peau etc. Sans nous en rendre compte, nous laissons un traceur caractéristique. Mais si, pour nous, cela paraît anecdotique, pour la police scientifique c'est un matériau de luxe pour l'identification.

Les tests ADN consistent à retrouver le code génétique d'une personne, car il est unique. Pour ce faire, à partir d'échantillons divers (cheveux, poils, sang, sperme etc.), on extrait l'ADN des cellules. Ensuite, on compare les longueurs des différentes séquences ADN des échantillons à celles obtenues par prélèvements sanguins, préalablement effectués sur les membres de la famille de la personne recherchée.
Comparer la longueur des segments d'ADN est une méthode qui nécessite de grosses quantités d'ADN. Mais une autre technique peut être appliquée lorsque les quantités sont insuffisantes, on parle alors d'amplification génique. Cela permet de multiplier les quantités contenues dans un échantillon. La méthode présente un double avantage : d'une part, on n'a plus besoin de grosses quantités d'ADN, de l'autre, les résultats sont obtenus sous 24 à 48 heures contre huit jours pour la première technique.

La première méthode d'analyse ADN est réalisée grâce à l'électrophorèse en gel d'Agarose.

C'est un principe de migration des molécules où l'on compare plusieurs ADN suspectes à une molécule prélevée sur le lieu d'un crime.

Cette méthode permet donc d'identifier un criminel cependant elle n'est pas fiable à 100% puisque l'ADN peut être souillée par plusieurs facteurs:

-lors du prélèvement

-par le criminel

-par la victime (Les deux ADN sont mélangées)

 

La seconde méthode d'analyse ADN est la chromatographie:

Cette méthode est aussi basée sur un système de comparaison et de migration.

La chromatographie repose sur l'entraînement d'un échantillon dissous par une phase mobile à travers une phase stationnaire. Celle-ci retient plus ou moins fortement les substances contenues dans l'échantillon dilué selon l'intensité des forces d'interactions de faible énergie (ex: les liaisons hydrogènes) réalisées entre les différentes espèces moléculaires et la phase stationnaire.

Les différents composants de l'échantillon ont généralement une vitesse caractéristique qui permet de les séparer, voire de les identifier. Cette vitesse de séparation est fortement dépendante de la nature de la phase mobile et de la phase stationnaire.

Souvent, l'échantillon est analysé par comparaison avec des substances déjà connues dans l'échantillon ou par comparaison avec les résultats de l'analyse d'une solution-étalon (solution commerciale contenant des substances connues, à des concentrations bien connues). Ces substances servent de références et permettent d'identifier ou de doser chaque espèce par comparaison des vitesses de séparation (et éventuellement d'autres renseignements donnés par la détection). Il s'agit de chromatographie analytique.

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