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La découverte de l’ADN

Quel est le point commun entre les nouvelles biotechnologies – thérapie génique, clonage, OGM – le cancer, le test de paternité et la police scientifique ? La molécule de la vie, empreinte unique et personnelle, l’ADN ! 

Découverte finalement assez récente… Tout a commencé par une histoire de petits pois. Au XIXe siècle, le moine autrichien Gregor Mendel passe des heures à jardiner dans un but expérimental. Son passe-temps favori ? Croiser des plants de petits pois, activité qui le conduit aux portes de la biologie moderne (1865) et le propulse au rang post-mortem – les chercheurs n’ayant pas réalisé à l’époque l’ampleur de sa découverte – de père de la génétique. En effet, lorsqu’il croise des petits pois jaunes avec des verts, il constate que les hybrides obtenus sont à coup sûr des pois jaunes. Bizarre, pourquoi pas un mélange des deux couleurs : pourquoi pas un jaune verdâtre plutôt ? Plus étonnant encore, s’il croise ces hybrides entre eux, il n’a plus 100% de pois jaunes mais seulement 25%, et 75% de pois verts.

Sacrés caractères !

Qu’en conclure ? Que l’information ‘couleur de pois’ se transmet d’une génération à une autre mais pas n’importe comment… Au premier croisement, le caractère (terme exact employé aujourd’hui par les généticiens) jaune est dominant, ce qui ne signifie pas que la couleur verte – le caractère dit récessif – a disparu. La preuve, elle resurgit dans la seconde génération de pois.

Eurêka ! Notre botaniste tire les deux premières lois de l’hérédité : la loi de ségrégation des caractères – ils ne se mélangent pas – et celle de dominance de certains sur les autres. C’est là qu’interviendra plus tard la notion d’allèles (deux exemplaires d’un gène portés par une paire de chromosomes). Cerise sur le gâteau, ces lois s’appliquent aussi bien aux plantes, qu’aux animaux ou aux êtres humains.

Prenons, la couleur des yeux. Le caractère ‘yeux bruns’ est dominant et celui des yeux bleus, récessif. Ainsi, quelqu’un qui a les yeux bleus a forcément deux allèles ‘yeux bleus’ alors qu’une personne aux yeux bruns peut avoir soit deux allèles ‘yeux bruns’, soit un allèle ‘yeux bleus’ et un second ‘yeux bruns’ (lequel l’emporte sur l’allèle ‘yeux bleus’). Mais au stade de Mendel, on est encore loin de l’ADN. Un anglais, Haeckel, suggère que les informations transmises de manière héréditaires se situent dans le noyau des cellules…

Globules

En 1869, le chimiste suisse Johann Friedrich Miescher isole des globules blancs à partir de pus et parvient à extraire une substance acide, riche en phosphore et inconnue jusqu’alors. Puisqu’elle provient du noyau (en latin ‘nucleus’) cellulaire, pourquoi ne pas l’appeler nucléine ? Par ailleurs, plusieurs scientifiques réalisent que la matière contenue dans le noyau s’individualise au cours de la division cellulaire en bâtonnets baptisés chromosomes par Waldeyer en 1888. L’américain Walter Sutton lance en 1903 une nouvelle idée : et si les fameux facteurs héréditaires étaient portés par les chromosomes ?

Sept ans plus tard, c’est en effet ce que démontre Thomas Hunt Morgan. Pour ce faire, ce biologiste américain travaille sur l’un des plus célèbres modèles de génétique à ce jour, de minuscules mouches qui adorent les fruitspourris, les drosophiles. S’attardant en particulier sur leurs ailes et la couleur de leurs yeux, il tire les notions de mutations et de gènes. Ainsi, il réalise qu’un caractère est porté par un gène – petite portion d’un chromosome – et qu’il arrive de temps en temps que ces caractères ‘disjonctent’. Il s’agit alors d’accidents… de mutations comme il les appelle. 1927, Pheobus Aaron Levene décortique la nucléine. Sachant que celle-ci contient des groupements phosphates, il désosse le reste : molécules de sucre appelées désoxyriboses, molécules azotées – bases Adénine, Thymine, Guanine, Cytosine – connues sous les lettres A, T, G, C. Le nom définitif de l’ADN, Acide DésoxyriboNucléique, était né !

Double hélice

En 1944, l’américain Oswald Avery reprend les travaux de Griffith (1928) sur la transformation bactérienne. Il est question de facteur transformant entre deux souches de pneumocoques, celles dites de type S n’étant pas mortelles après injection chez la souris contrairement à celles de type R. Et voilà qu’après quelques habiles manipulations, les S se mettent à leur tour à devenir mortelles ! Avery identifie ce mystère héréditaire… Un fragment d’acide nucléique serait passé d’une bactérie à l’autre. Ce serait donc cela le support de l’information génétique ?

A l’époque, personne ne veut y croire, préférant donner ce beau rôle aux protéines. Sauf l’autrichien Erwin Chargaff… Il réalise que, quelque soit l’espèce animale ou végétale étudiée, l’ADN comprend autant d’A que de T et autant de G que de C. Voilà qui a de quoi mettre la puce à l’oreille aux équipes qui tentent d’élucider le modèle structural de l’ADN. Les anglais James Watson et Francis Crick, forts de toutes les données accumulées et de nouveaux résultats d’analyses cristallographiques et en microscopie électronique, sont les heureux vainqueurs de cette belle compétition scientifique.

Pour eux, il n’y a plus de doute : l’ADN est une molécule en double hélice. Et en effet, elle est constituée de deux brins (succession de phosphates et sucres) reliés au niveau des molécules de sucres par deux bases azotées complémentaires (A et T, G et C) liées par des atomes d’hydrogène. Prix Nobel de médecine assuré en 1962 pour Watson et Crick qui publient le 25 avril 1953 leurs travaux dans l’illustre revue scientifique Nature. Il fallait bien cela pour l’une des plus grandes découvertes de la biologie… et du XXe siècle !

Environ 30 000 gènes humains

Une autre arriva des décennies plus tard avec le Projet Génome Humain, défi lancé à la communauté scientifique internationale au début des années 1990. Mission ? Décrypter la séquence complète de notre génome, soit

l’équivalent de 3,2 milliards de bases (A, T, G, C). Pari fou mais relevé avec brio ! Les choses sont allées plus vite que prévu. Le 26 juin 2000, on déclarait avoir obtenu une première cartographie du génome humain. Trois ansplus tard, la fin du séquençage était officiellement annoncée. L’homme a désormais entre les mains une version beaucoup plus précise de son ADN qui compte non pas 100 000 à 150 000 gènes comme on le pensait mais 30 000 à 35 000 seulement.

Quelques explications sur les gènes en vidéo :

Article rédigé pour Question Réponse (2006)

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