Gènes et ADN

Un jeu de chromosomes humains contient environ 3 milliards de paires de bases d’ADN ; environ 1 pour cent de sa séquence code des protéines.

Des instructions transmises des parents aux enfants

Les enfants ont souvent la couleur des yeux d'un parent ou la forme du nez d'un grand-parent. Quelque chose doit transmettre ces informations d'une génération à l'autre et être copié chaque fois qu'une cellule se divise. Il s'agit de l'acide désoxyribonucléique, ou ADN. Le NHGRI, institut de recherche sur le génome des Instituts nationaux de la santé américains, décrit l'ADN comme la molécule qui porte les instructions biologiques propres à chaque espèce. Ces instructions sont transmises des adultes à leurs descendants lors de la reproduction.

Chez les plantes, les animaux et les champignons (les eucaryotes), l'essentiel de l'ADN se trouve dans le noyau de chaque cellule. Une cellule est minuscule et contient de nombreuses longues molécules d'ADN : chacune est donc étroitement compactée dans une structure appelée chromosome. L’ADN du noyau forme le génome nucléaire ; le génome complet comprend aussi l’ADN situé hors du noyau. Les mitochondries, parties de la cellule qui libèrent de l'énergie, contiennent aussi un peu d'ADN. Cet ADN est hérité uniquement de la mère, car seul l'ovule conserve ses mitochondries lors de la fécondation.

Quatre lettres sur une chaîne de sucres et de phosphates

L'ADN est une chaîne d'éléments appelés nucléotides. Chaque nucléotide comporte trois parties : un groupement phosphate, un sucre appelé désoxyribose et l'une de quatre bases azotées. Ces bases sont l'adénine (A), la thymine (T), la guanine (G) et la cytosine (C). L'alternance de sucres et de phosphates forme le long squelette de la molécule ; les bases en dépassent comme les dents d'un peigne. Leur ordre le long de la chaîne, appelé séquence, porte l'information. Dans le modèle 3D, les billes beiges sont les sucres, les orange les phosphates et les plaques colorées les bases.

Selon le NHGRI, un jeu de chromosomes humains contient environ 3 milliards de paires de bases et environ 20 000 gènes codant des protéines sur 23 chromosomes. Un gène est un segment d’ADN contenant les instructions pour une protéine ou un ARN fonctionnel. Les régions codant des protéines représentent environ 1 pour cent de la séquence d’ADN. Certaines régions non codantes contribuent à déterminer quand, où et en quelle quantité chaque protéine est fabriquée.

Du gène à la protéine en deux étapes

Les protéines accomplissent l'essentiel du travail dans le corps : elles constituent les cheveux et les muscles, transportent le dioxygène et accélèrent les réactions chimiques. Une cellule passe du gène à la protéine en deux étapes. D'abord, lors de la transcription, une enzyme lit un brin d'ADN et construit une molécule correspondante d'ARN messager (ARNm). L'ARN utilise l'uracile (U) là où l'ADN utilise la thymine. Ensuite, lors de la traduction, la machinerie de fabrication des protéines lit l'ARNm trois bases à la fois. Chaque groupe de trois bases, appelé codon, correspond à l'un des 20 types d'acides aminés ou à un signal « stop ». Les acides aminés sont assemblés dans cet ordre pour former la protéine.

Tu peux calculer pourquoi il faut trois lettres. Avec deux bases par codon, il n'y aurait que 4 × 4 = 16 combinaisons, trop peu pour 20 acides aminés. Avec trois, il y en a 4 × 4 × 4 = 64, largement assez : c'est pourquoi plusieurs codons désignent souvent le même acide aminé. Le modèle de cette page commence par ATG, le codon de départ qui correspond à la méthionine. Dans le menu Vue, choisis Transcription et appuie sur Lecture pour voir une copie d'ARNm se former le long du gène.