Chapitre 3   : L’ADN, une molécule universelle et variableIntroduction   :

Les chromosomes sont de longues molécules d’ADN. Ils sont situés dans le noyau des cellules et sont associés en paires de chromosomes homologues. Un chromosome contient de nombreux gènes. Chaque gène est porteur d’une information génétique qui détermine un caractère héréditaire. Pour un même gène, il existe différents allèles qui permettent une très grande diversité génétique entre individus. Dans ce chapitre nous allons nous intéresser plus en détail à la molécule d’ADN.

Problème   : En quoi peut-on dire que la molécule d’ADN est à la fois une molécule universelle et variable ?

I. La transgénèse et le rôle de la molécule d’ADN

Vidéo   : c’est pas sorcier

La transgénèse correspond au transfert, d’un être vivant à un autre, d’un fragment d’ADN porteur d’un gène. Le « donneur » et le « receveur » peuvent être de la même espèce, ou d’espèces différentes. L’organisme receveur est ce que l’on appelle un organisme Génétiquement Modifié (OGM).

L’organisme receveur acquiert une propriété (fluorescence, capacité à produire une substance insecticide…) qui, auparavant, était propre à l’organisme donneur. Le transfert de gène étant responsable de cette acquisition, on en déduit que l’ADN du gène transféré est porteur de l’information nécessaire : c’est une information génétique.

Quelle que soit l’espèce receveuse, le transfert d’un même gène aboutit toujours à l’acquisition de la même propriété par le receveur. Ceci montre que l’information génétique contenue dans l’ADN y est inscrite dans un langage universel.

BILAN : Les expériences de transgénèse montrent que l’ADN est le support de l’information génétique. Cette information pouvant être transmise d’une espèce à n’importe quelle autre, on en déduit que le langage dans lequel est codée cette information est universel.

II. L’ADN, une molécule universelle

En quoi peut-on dire que la molécule d’ADN est une molécule universelle ?

1. L’organisation de la molécule d’ADN

Nous avons vu dans le cours précédent que l’ADN est le support de l’information génétique et que cette information est inscrite dans un langage qui est universel chez tous les organismes vivants. Nous allons nous intéresser plus précisément à l’organisation de la molécule d’ADN et nous demander si celle si est elle aussi commune à tous les êtres vivants.

Les caractéristiques de la molécule d’ADN chez l’Homme   :

- deux brins d'ADN enroulés en double hélice

- chaque brin composé d'une succession de nucléotides: A, T, C, G).

- deux brins complémentaires : (A avec T et C avec G)

- liaisons hydrogènes entre les nucléotides complémentaires

Schéma de la molécule d’ADN

BILAN : L’ADN est une molécule constituée de deux chaînes de nucléotides enroulées en double hélice. Il existe quatre nucléotides différents A, T, C et G. Les nucléotides d’une chaîne sont complémentaires de ceux de l’autre chaîne (A est toujours en vis-à-vis de T, de même G est toujours associé à C) et sont reliés entre eux par des liaisons hydrogènes.

La molécule d’ADN est trop petite pour que l’on puisse observer sa structure au microscope, même électronique. En 1953, deux scientifiques Watson et Crick ont utilisé une méthode indirecte, la diffraction au rayon X pour élucider sa structure. Aujourd’hui, on peut visualiser cette structure à l’aide de logiciels de modélisation moléculaire en 3D tels que le logiciel Rastop. Vous allez visualiser un petit fragment d’ADN provenant de l’intérieur d’un noyau d’une cellule pour déterminer l’organisation moléculaire de cette très grosse molécule.

Activité 1   : L’organisation de la molécule d’ADN

Situation problème : Les caractéristiques de la molécule d’ADN répertoriées chez l’Homme, sont-elles les mêmes chez tous les êtres vivants ?

Titre   : Tableau permettant de comparer la structure de la molécule d’ADN chez différents êtres vivants

ADN de la Souris

ADN du châtaignier

ADN de la bactérie

ADN de la levure

Deux brins d'ADN enroulés en double hélice

Oui Oui Oui Oui

Chaque brin composé d'une succession de

nucléotides : A, T, C, G).

Oui Oui Oui Oui

Les deux brins sont

complémentaires : (A avec T et

C avec G)

Oui Oui Oui Oui

Les liaisons hydrogènes

entre les nucléotides

complémentaires

Oui Oui Oui Oui

BILAN : La structure de la molécule d’ADN est la même pour tous les êtres vivants. Cette universalité de la structure de la molécule d’ADN est un indice de la parenté des êtres-vivants.

2. Le langage codé de la molécule d’ADN

Malgré le fait que les molécules d’ADN chez tous les êtres vivants possèdent la même structure, on constate chez différentes espèces que les nucléotides ne se succèdent pas dans le même ordre.

C’est cette séquence, c'est-à-dire la succession des nucléotides, qui constitue l’information génétique.

Un gène correspond à une séquence déterminée de nucléotides, cela constitue un message qui code pour un caractère héréditaire (groupe sanguin, couleur des yeux…). Tous les individus d’une même espèce possèdent les mêmes gènes.

BILAN : La succession des nucléotides sur l’ADN constitue le support de l’information génétique. Une séquence qui code pour un caractère héréditaire est un gène.

III. L’ADN, une molécule variable

Activité 2   : L’ADN, une molécule variable

Situation problème : On vient de voir que tous les individus d’une même espèce possèdent les mêmes gènes alors comment peut-on expliquer qu’ils peuvent posséder des caractères différents ? Nous prendrons l’exemple de la couleur du pelage du tigre.

Correction de l’activité 2 : On remarque lorsque l’on regarde le gène qui code pour la couleur du pelage chez le tigre, qu’il existe plusieurs versions de ce gène. En effet, il existe deux allèles différents. On voit que ces séquences de nucléotides diffèrent très peu. Cela explique qu’il existe plusieurs couleurs de pelage chez le tigre.

BILAN : Dans une espèce, un gène peut exister sous plusieurs formes appelées allèles. Ces variations génétiques sont dues aux différentes mutations qui ont touché la molécule d’ADN au cours de l’histoire évolutive de l’espèce. Ces mutations expliquent donc la diversité des caractères des organismes (exemple : la présence de plusieurs couleurs de pelage pour le tigre). On peut donc dire que l’ADN est une molécule variable.