I) La molécule informative des êtres vivants est l’ADN
A) L’ADN est le constituant principal des chromosomes
Tous les êtres vivants, sauf exceptions telles que virus, prions, sont formés de cellule(s), possédant un ou plusieurs chromosomes, formés chacun d’une molécule d’ADN, souvent très longue. L’ADN contient l’information génétique nécessaire au développement de l’organisme, à son maintien en vie possible grâce au renouvellement moléculaire permanent à l’intérieur des cellules vivantes.
La localisation des chromosomes au sein des cellules permet de distinguer deux grandes catégories d’êtres vivants : les organismes procaryotes, souvent unicellulaires, dont le chromosome circulaire baigne directement dans le cytoplasme, et les organismes eucaryotes, souvent pluricellulaires, dont les chromosomes non circulaires sont séparés du cytoplasme par une enveloppe nucléaire. De nombreux organites limités par une membrane (mitochondries, reticulum endoplasmique, appareil de Golgi, chloroplastes dans les cellules végétales, etc...) se rencontrent dans les cellules eucaryotes, jamais dans les cellules procaryotes, qui possèdent souvent, par contre, un plasmide, petite molécule circulaire d’ADN extrachromosomique.
Certains procaryotes sont pluricellulaires (exemple nostoc)
B) L’ADN dirige la vie de toutes les cellules actuelles
Les caractères, les propriétés des cellules ou des organismes, leur phénotype, résultent de la présence des diverses molécules qu’elles ont synthétisées, grâce à la multitude de réactions chimiques constituant leur métabolisme, catalysées chacune par une enzyme. En fait toute la vie des cellules est possible grâce aux protéines, protéines de structure ou enzymes, synthétisées à partir de leur information génétique, leur génotype. La synthèse des protéines en partant de l’ADN s’effectue en deux étapes : par transcription, un gène donne naissance à un ARN messager, qui par traduction donne naissance à une protéine. Bien que l’on rencontre des différences dans la réalisation de ces deux étapes entre les procaryotes et les eucaryotes, le code génétique, système de correspondance entre l’ADN et les protéines, est toujours le même : à un triplet d’ADN (trois nucléotides successifs) correspond un codon d’ARN messager (trois nucléotides complémentaires du triplet) qui correspond lui-même à un acide aminé. ( voir document n°1)
Remarques : a) les virus à ARN, tel que le V.I.H. (le virus du SIDA), semblent faire exception car la molécule informative qu’ils contiennent est une molécule d’ARN. Or ils possèdent une enzyme rare, la transcriptase inverse, qui permet, une fois que l’ARN est injecté dans une cellule-cible parasitée par le virus, d’obtenir une molécule d’ADN. Transcription et traduction ont ensuite lieu normalement.
b) un problème se pose pour les premières cellules : comment ce système a-t-il pu se mettre en place, sachant que pour faire la transcription et la traduction il faut des enzymes, catalysant ces réactions, et pour disposer de ces enzymes il faut faire la transcription et la traduction ? Une réponse nous est donnée par l’observation de certains ARN qui possèdent une activité autocatalytique, ce qui leur a valu le nom de ribosymes. On peut penser que les premières cellules ont pu, au cours de l’évolution, posséder de l’ARN ayant la double fonction, d’enzyme et de molécule informative. Un monde à ARN a ainsi sans doute précédé le monde à ADN actuel.
C) La structure de l’ADN permet sa reproduction conforme
En 1953, Watson et Crick élucident le problème de l’organisation moléculaire de l’ADN et proposent le modèle en double hélice. Le brin transcrit est formé d’une séquence précise de nucléotides, reliés en une chaîne par des liaisons fortes. Le brin non transcrit est complémentaire du premier, les deux brins étant reliés par des liaisons faibles.
Un chromosome à une chromatide possède une seule molécule d’ADN. Lorsque la cellule synthétise une deuxième molécule d’ADN par chromosome, les deux brins s’écartent l’un de l’autre en certains endroits, et chaque brin sert de modèle, de matrice, pour synthétiser le brin complémentaire. Grâce à ce mécanisme, qualifié de réplication semi-conservative, les deux filaments d’ADN obtenus sont alors strictement identiques entre eux et identiques au filament de départ. Dans un chromosome à deux chromatides, les deux chromatides sont donc identiques. ( voir document n°2)
D) L’ADN subit des accidents
Divers agents, tels que les rayons U.V., les substances mutagènes, cancérogènes, peuvent abîmer l’ADN, l’altérer. De plus, au cours de la réplication de l’ADN, il se peut qu’un nucléotide incorrect soit inséré dans l’ADN. La plupart de ces accidents modifiant l’ADN sont réparés par des enzymes spécifiques. Il existe ainsi un système de réparation de l’ADN dans chaque cellule. Parfois les modifications de l’ADN échappent au système de réparation, provoquant des mutations de l’ADN, c’est à dire des changements de la séquence de l’ADN.
A court terme, il est nécessaire que l’ADN demeure inchangé, par exemple toutes les cellules composant un organisme doivent posséder la même information génétique (en fait, on constate qu’un organisme formé de centaines de milliards de cellules contient forcément des cellules mutées). A long terme cependant, les espèces devant évoluer, il est nécessaire que l’ADN évolue, il faut que les mutations (avantageuses tout au moins) soient conservées.
Conclusion : l’ADN est une molécule informative qui permet la croissance des cellules, le renouvellement moléculaire nécessaire à leur maintien en vie. Elle peut être dupliquée à l’identique, à l’exception des rares accidents qui affectent sa séquence : les mutations.
