Figure 1: Conformation de la double hélice de l'ADN dans sa conformation usuelle (ADN-B). Rouge: le brin phosphodiester. Bleu: Guanine. Jaune: Cytosine. Cette figure est de Anne Lebrun et Richard Lavery.
La structure primaire de l'ADN correspond donc à la
séquence des paires de bases le long de la molécule. Différents
mécanismes moléculaires et cellulaires sont alors spécialisés dans la lecture de cette séquence génétique et sa traduction en unités fonctionnelles, les protéines.
Structures Secondaires et Tertiaires de l'ADN
On parle également de structures secondaires et tertiaires
dans la molécule d'ADN. En effet, certaines séquences de paires
de bases sont connues pour induire dans la molécule des courbures
importantes. D'autres séquences permettent la formation de
structures encore plus particulières, tels les cruciformes, la forme
en hélice gauche de l'ADN, et ainsi de suite.
In vivo, l'ADN est organisé en structures suprahélicales ubiquitaires qui permettent un empaquetage trés efficace de longues molécule d'ADN dans chaque noyau cellulaire. Ces structure correspondent à de l'ADN dit sur- ou sous-enroulé. Un cordon téléphonique enroulé sur lui-même est un bon exemple des formes que peut prendre de l'ADN sur- ou sous-enroulé. De nombreuses études visent donc à regarder de plus près les liens entre le surenroulement de l'ADN et son activité biologique.
Fonction Biologique de l'ADN
L'ADN est le repositoire de l'information génétique.
Cette information est codée par la succession des bases azotées A,
T, G et C. On peut imaginer que la molécule d'ADN est le livre de
recettes de toute cellule vivante. C'est là que se trouvent toutes
les information nécessaires à la production des protéines dont les cellules vivantes ont besoin.
Ainsi, les systèmes vivants se retrouvent avec une batterie
d'enzymes dont le rôle principal est de lire et décoder
l'information génétique portée par l'ADN (ARN polymérases,
ribosomes et gyrases pour n'en nommer que trois). Le décodage
complet suit de nombreuses étapes (déroulement de l'ADN,
lecture et transcription en ARN, épissage de l'ARN, traduction du code en protéine, maturation de la protéine...) avant de donner lieu à l'assemblage correct des protéines dont la cellule peut avoir besoin.
Relations Structure/Fonction de l'ADN
L'analogie du livre est trés utile pour comprendre les liens
entre la structure et la fonction de l'ADN. Admettons que le livre ait une
couverture pour protéger les pages, une introduction, un message
écrit et une conclusion.
Pour l'ADN, la couverture correspond au squelette
phosphodiester-ribose qui donne à la molécule une certaine rigidité. Le texte est repréé par la séquence des paires de bases; c'est l'information brute. Des séquences d'introduction et de conclusion permettent de diriger vers la page correcte les enzymes nécessaires au décodage de l'information génétique.
Pour lire un livre, il faut d'abord l'ouvrir. La même chose est
vraie pour l'ADN; il faut dérouler légerement la double hélice pour que les enzymes appropriées puissent aller lire le code génétique. Au fil des années, les scientifiques ont compris que la structure physique de l'ADN pouvait donc influer sur son activité biologique. Par exemple, un ADN trop enroulé est comme un livre sous scellé, dans la mesure où les enzymes n'ont pas accés à l'information portée par l'ADN. La molécule d'ADN doit avoir une structure bien particulière pour que sa fonction soit correctement remplie.
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Ainsi, les systèmes vivants se retrouvent avec une batterie d'enzymes dont le rôle principal est de lire et décoder l'information génétique portée par l'ADN (ARN polymérases, ribosomes et gyrases pour n'en nommer que trois). Le décodage complet suit de nombreuses étapes (déroulement de l'ADN, lecture et transcription en ARN, épissage de l'ARN, traduction du code en protéine, maturation de la protéine...) avant de donner lieu à l'assemblage correct des protéines dont la cellule peut avoir besoin.