La magie de l'ADN

Je vais vous parler d'une molécule miraculeuse qui se trouve en nous, dans toutes nos cellules. Je vais vous montrer les tours de magie de cette merveilleuse molécule. J'indiquerai  aussi ses emplois qui sont de plus en plus nombreux.

Qu'est-ce que l'ADN ?

A D N sont les initiales de Acide Désoxyribo Nucléique. Chaque être vivant est fait de cellules, à l'intérieur de chaque cellule se trouve un noyau contenant de l'ADN. Nous étudierons seulement l'ADN des cellules humaines.

La molécule d'ADN 

C'est en 1953 que James Watson et Francis Crick ont découvert la structure pour le moins surprenante en double hélice de la molécule géante d'ADN. Ils eurent par la suite le prix Nobel de médecine en 1962.
Donnons le plus simplement possible une description de cette molécule.
Sur l'un des brins de la double hélice on trouve les nucléotides composés de phosphates, de sucres et de bases azotées. Vous voyez sur la photo  ces bases azotées sous forme de bâtonnets de couleurs: l'adénine, la guanine, la cytosine et la thymine notées respectivement A,G, C, T.
Sur l'autre brin sont accrochées les mêmes bases de la façon suivante: la base A du premier brin est toujours associée à la base T de l'autre brin pour former la paire de bases {A,T}, on associe de même G et C  qui forment la paire de bases {G, C}.

Les chromosomes

Un chromosome est constitué de molécules d'ADN et de protéines (acides aminés), le tout enroulé en une pelote, la chromatine.

Un caryotype (ensemble des 46 chromosomes) de l'homme

Dans le noyau d'une cellule humaine on trouve 23 paires de chromosomes.

Chaque paire numérotée 1,2,..., 22

est formée d'un chromosome mâle et d'un chromosome femelle.

La 23 ème paire détermine le sexe: elle est formée des chromosomes

X et Y pour l'homme, 

X et X pour la femme.

Les gènes

Un gène est une succession de bases accrochées à l'un des brins de la double hélice d'ADN du  chromosome. Un gène n'est autre qu'une séquence, un message codé plus ou moins long de la forme, par exemple:
 AATAGG.....CG  ou  CGGCTA  ou  TATTGC....AT

Le message codé est traduit par l'ARN (Acide Ribo Nucléique) et des instructions sont données ensuite pour fabriquer une protéine ayant une tâche spécifique (fonction hormonale, du foie, de l'estomac, couleur des yeux, anticorps, enzyme, etc).

Le génome humain

Le génome humain est l'ensemble de tous les gènes portés par les 46 chromosomes d'une cellule humaine. Il y a environ 3 milliards de paires de bases dans un génome humain et, en les écrivant toutes, on formerait 2000 livres de 500 pages!

Le séquençage du génome humain est la lecture de tous les gènes. En 2001 le Human Genome Project annonçait avoir séquencé le premier génome humain au bout de13 ans de travail et pour un coût de 2,7 milliards de dollars. Depuis le coût n'a cessé de diminuer et aujourd'hui on obtient facilement le séquençage d'un génome humain complet pour moins de 1000 dollars! Les progrès de la  technologie!

Mais il reste à faire la compréhension de cette lecture (la tâche spécifique de chaque gène). Cette compréhension est très avancée mais elle continue toujours. De nombreux gènes gardent encore leur mystère.

Applications

Donnons quelques applications très sommairement.

L'empreinte génétique

Bien que deux humains aient une large majorité de leur génome identique, quelques séquences de l'ADN sont spécifiques à chaque individu. Ce sont ces séquences qui constituent une empreinte génétique.
Elle permet d'identifier une personne. On prélève de l'ADN d'un tissu biologique (bulbe d'un cheveu, sang, salive, sperme, os) d'une personne et on fait un séquençage de cette portion d'ADN. La comparaison avec le séquençage d'un autre prélèvement permet de savoir s'il s'agit de la même personne.

La médecine génétique

L'examen des génomes permet d'étudier l'hérédité , les causes génétiques de certaines maladies. Elle permet aujourd'hui de prédire  de nombreuses maladies (Alzheimer, autisme, diabète, certains cancers,....).

La puce à ADN
C'est une plaque minuscule de verre ou de silicium, la puce, sur laquelle sont posés en des milliers d'endroits un seul des deux brins d'ADN portant un gène déterminé. Si l'on met en contact la puce avec le deuxième brin homologue de l'ADN d'une personne ou d'un aliment portant le gène précédent, un message fluorescent apparaît sur un ordinateur, Le gène de la personne ou de l'aliment est ainsi reconnu. Cette méthode permet d'établir un profil génétique, de détecter une maladie d'une personne ou même l'origine d'un steak haché par exemple.

L'ordinateur à ADN
Des Israéliens ont utilisé des molécules d'ADN pour réaliser un ordinateur très performant. On utilise les bases A,G,C,T au lieu du système binaire 0,1 des ordinateurs classiques.

L'avenir des applications de l'ADN est brillant !