1/ L'ADN
L'acide désoxyribonucléique est le support de l'information génétique, c'est-à-dire qu'il constitue le support biochimique de l'hérédité (transmission au cours des générations). Il fut mis en évidence à la fin du XIXème siècle dans les expériences de Miescher, Altmann et Kossel. Sa composition chimique fut déterminée en 1923. Ses fonctions furent confirmées par les expériences de Beadle et Tatum sur la moisissure du pain en 1954. Enfin, un schéma de sa structure hélicoïdale fut proposé par Francis H.C. Crick et James D. Watson en 1953. Cette découverte valut d'ailleurs à ces deux chercheurs le prix Nobel de physiologie ou médecine en 1962 et permit l'ouverture d'une nouvelle voie de la recherche scientifique: la biologie moléculaire. Celle-ci permit d'établir entre autre les lois de la réplication de l'ADN, et d'expliquer la synthèse des protéines à partir de l'ADN et de l'ARN (acide ribonucléique). Aujourd'hui plus d'un million de gènes sont connus et repérés sur les chromosomes, ce qui permet de les manipuler, et de les utiliser en agronomie ou dans la recherche biomédicale.
L'ADN est le principal constituant des chromosomes, c'est pourquoi il est libre à l'intérieur des cellules procaryotes (cellules anucléés ou dépourvues de noyau comme les bactéries), tandis qu'il est enfermé dans le noyau des cellules eucaryotes. La molécule d'ADN est l'une des plus grosses molécules que l'on connaisse. Elle possède une structure en double hélice composée de deux brins enroulés l'un autour de l'autre: on dit qu'elle est bi caténaire (l'ARN est monocaténaire : il ne possède qu'un brin). Chacun des brins de l'ADN est un enchaînement de nucléotides. Chaque nucléotide est composé d'un phosphate ou acide phosphorique, d'un sucre (désoxyribose) et d'une base azotée. Il existe quatre bases différentes: deux sont dites puriques (la guanine G et l'adénine A), les deux autres sont pyrimidiques (la cytosine C et la thymine T). Les deux brins de l'ADN sont reliés entre eux au niveau des bases azotées par des liaisons hydrogène (liaison faible) et selon une certaine complémentarité: la thymine se lie toujours à l'adénine et la cytosine se lie toujours à la guanine.
Rôle de l'ADN
Il est le support de l'information génétique de tout organisme vivant. Selon l'assemblage des nucléotides par rapport aux autres (en particulier de leurs bases), l'information que l'ADN contient ne sera pas la même. C'est l'ordre d'enchaînement d'un grand nombre de nucléotides qui constitue le gène. Par exemple, AAA GAT CGA est différent de ATA GAA GCA. Ces deux séquences ne représentent pas les mêmes gènes. Le code génétique (suite de lettres représentant les bases azotées) est transcrit en ARN puis traduit en protéines. D'autre part, des mécanismes assurent la transmission de l'information génétique de cellules mères à cellules filles : la réplication de l'ADN suivie de la mitose. Ainsi, toutes les cellules de l'organisme ont la même information génétique.
2/ Télomères et télomérase
La taille des télomères varie d'un individu à l'autre à la naissance. A chaque cycle de réplication, les chromosomes raccourcissent. Ceci est lié au fait que l'
enzyme* chargée de sa réplication ne peut pas recopier l'extrémité des chromosomes. On estime à cent
nucléotides* la diminution de la taille des télomères par division chez l'homme. Lorsque les télomères deviennent trop courts et avant que les
gènes* ne soient affectés, ou que les chromosomes ne fusionnent entre eux, les cellules stoppent leur division et entrent en
sénescence* (Au sens morphologique, désigne toutes les modifications non-pathologiques que l'on observe au cours du vieillissement).
Une seule enzyme est capable de rallonger les télomères : la télomérase. Or cette enzyme n'est pas active dans les cellules
somatiques*. Cependant, il existe des cellules somatiques qui sont immortelles, ce sont les cellules cancéreuses. Celles-ci ont perdu tout contrôle de leur cycle cellulaire et peuvent se diviser indéfiniment. Cette capacité de se multiplier sans limite s'accompagne de l'activation de la télomérase. La relation entre longueur des télomères et la capacité de se multiplier semble être évidente. Seulement des expériences menées chez la souris, ont montré que l'inactivation du gène de la télomérase n'empêche pas certaines cellules de devenir cancéreuse. En parallèle à ces résultats, il a été montré que l'expression de la télomérase dans des cellules primaires provoquait un allongement des télomères. Ces cellules deviennent alors capables d'effectuer un plus grand nombre de divisions, par rapport aux mêmes cellules dans lesquelles la télomérase n'a pas été exprimée.
Il apparaît donc que l'activité de la télomérase est un élément clef impliqué dans la durée de vie d'une cellule, mais n'est certainement pas le seul.
Comme vous le montre le schéma ci après, la longueur des télomères est de plus en plus petite, plus l'âge de l'individu est grand.
Exemple:
Sur l'image ci dessous, 5' du brin, l'ADN a été synthétisé à partir d'une amorce d'ARN, mais une fois cette amorce excisée, il n'y a pas de fragment plus tardif en amont permettant d'amorcer le rebouchage du trou. Ce nouveau brin est par conséquent plus court que son parent du côté 5'. Comme il sert lui-même de parent à la génération suivante, sa double hélice fille sera plus courte. Ceci se répétant à chaque division cellulaire, les chromosomes devraient être de plus en plus courts dans les cellules.
Mais grâce à la télomérase, cela ne se passe pas comme ça. La télomérase, qui vient allonger le brin parental de son côté 3' en ajoutant, comme une ADN polymérase, des nucléotides du 5' vers le 3', mais sans brin matrice : la télomérase possède elle même une matrice d'ARN qui lui sert de template pour synthétiser ce morceau. Ainsi, le brin parental a été allongé, si bien que brin fils peut être plus court que lui sans que finalement la molécule d'ADN ait raccourci.
Ce qui donne donc en réalité l'illustration suivante:
La longueur des chromosomes dépend donc de l'activité de la télomérase. Ceci est important pour que la cellule détermine si elle est trop âgée pour se diviser ou pas.
