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l'ADN est le support del’information génétique. Il contient le génome, tout ce qui est nécessaire à la formation desprotéines, mais ne peut sortir du noyau ;
l'ARN joue plusieurs rôles: il peut être le messager qui copie l'information génétique de l'ADN, il peut aussi jouer un rôle catalytique, ce qui est lié à sa capacité à former desstructures complexes. Il est exporté dunoyau par les pores nucléaires pour fournir l'information et permettre la synthèse des protéines par lesribosomes.
L'acide nucléique a été découvert pour la première fois parFriedrich Miescher en 1869 à l'université de Tübingen, en Allemagne. Il a découvert une nouvelle substance, qu'il a appeléenucléine et qui, pourrait être considérée aujourd'hui soit comme un complexe acide nucléique-histone, soit comme l'acide nucléique proprement dit.Phoebus Levene, biochimiste américain, a déterminé la structure des acides nucléiques[1],[2],[3]. Au début des années 1880,Albrecht Kossel a purifié la substance de l'acide nucléique et a découvert ses propriétés hautement acides. Plus tard, il a également identifié lesbases azotées.En 1889,Richard Altmann crée le terme d'acide nucléique - à l'époque, l'ADN et l'ARN n'étaient pas différenciés[4].En 1938,William Astbury etFlorence Bell publient le premier diagramme de diffraction des rayons X de l'ADN[5].
Les études expérimentales sur les acides nucléiques constituent une part importante de la recherche biologique et médicale moderne, et sont à la base des sciences génomiques et médico-légales, ainsi que des industries biotechnologiques et pharmaceutiques[7],[8],[9].
Le rapport A260/230 peut quant à lui être utilisé pour évaluer présence d'autres contaminants tels que l'EDTA, l'urée, lespolyholosides, lephénol, et l'isothiocyanate de guanidinium. Celui-ci indique une pureté satisfaisante lorsqu'il est compris entre 2,0 et 2,2[10].
On trouve des acides nucléiques (ADN et ARN) dans lescellules de presque chaque organisme. Toute celluleeucaryote ouprocaryote, soit les cellules animales, les cellules végétales, lesbactéries, les mycètes (ouchampignons) et même lesmitochondries et leschloroplastes contiennent les deux types d’acide nucléique. Toutefois, lesvirus peuvent contenir de l’ADN ou de l’ARN, mais jamais les deux en même temps.
Chez leseucaryotes, l’ADN se trouve dans lenoyau cellulaire, dans la matrice desmitochondries et dans le stroma desplastes. Il s’associe à desprotéines comme deshistones (sauf pour l'ADN mitochondrial → non associé a des histones). Cet agencement d’ADN et de protéines forme lachromatine que l’on retrouve sous forme dechromosomes linéaires chez leseucaryotes (bien visibles durant lamitose) et sous forme de chromosome circulaire unique chez lesprocaryotes.
Pour sa part, l’ARN se trouve dans le noyau et dans lecytosol.
Structure schématique d'une molécule d'ADN, en bas à gauche un nucléotide
L'ARN est souvent en un seul brin alors que l'ADN est constitué par l'enroulement de deux chaînes pour former une double hélice = deux brins.
Les acides nucléiques sont constitués d'un enchaînement de nucléotides reliés par des liaisons phosphodiesters. Les nucléotides se composent toujours de trois éléments fondamentaux :
On trouve différents types de liaisons dans les acides nucléiques : les liaisons fortes permettent la stabilité de la molécule, tandis que les liaisons faibles assurent la flexibilité nécessaire aux processus cellulaires comme laréplication, latranscription ou latraduction.
Dans les acides nucléiques, les différents nucléotides sont placés bout à bout et liés les uns aux autres par des liens 5’- 3’ (prononcé 5 prime – 3 prime) phosphodiester (PO4) : ces chiffres donnent le sens de la liaison : 5' - Nucléotide 1 - PO4 - Nucléotide 2 - PO4 - ... - 3'.
Lephosphate se lie au carbone 3 du sucre du premier nucléotide et au carbone 5 du sucre du nucléotide suivant ; tout ceci par l'intermédiaire de deux liaisons ester. Les liaisons phosphodiester sont desliaisons covalentes. Le phosphate est donc le lien entre chaque sucre.
Les bases nucléiques sont attachées sur le carbone 1' des sucres par des liaisons covalentes.
Les sucres du squelette sont reliés par des liaisons phosphodiester. Ce sont des liaisonsester covalentes entre une fonctionalcool du sucre (5'-OH ou 3'-OH) et l'acide phosphorique.
L’alternance des phosphates et des sucres produit lesquelette de l’acide nucléique sur lequel s’attachent lesbases nucléiques. Lepolymère formé se nomme unbrin et a l’allure schématique d’une « corde ».
Le squelette est une partie relativement rigide puisqu'il est composé de liaisons covalentes, des liens chimiques très forts.
Dans le cas de l’ADN, les deux brins sont disposés de telle sorte que toutes les bases nucléiques se retrouvent au centre de la structure. Cette structure dite endouble hélice est maintenue par desliaisons hydrogène qui se forment entre les bases nucléiques complémentaires, des liaisons faibles que la cellule peut aisément défaire.
L'adénine s’associe toujours avec la thymine (dans l'ADN) ou l’uracile (dans l'ARN) à l’aide dedeux liens hydrogène.
La guanine s’associe toujours avec la cytosine à l’aide detrois liens hydrogène.
Les deux brins (plus souvent retrouvés dans l'ADN, rares dans l'ARN) prennent la forme d'unedouble hélice (structure hélicoïdale). Cette structure souple est idéale pour permettre auxprotéines telles lespolymérases, lesprimases et lesligases, de dupliquer l'ADN.
L’ADN est le support del’information génétique et détermine l'identité biologique de l’organisme (plante, grenouille ou humain).La préservation de cette information génétique se fait grâce à une duplication des molécules d'ADN avant lamitose (création de deux cellules filles identiques).
Il est le produit de la maturation de l'ARN pré-messager (ARNpm), qui lui est le produit de latranscription opérée sur l’ADN. La maturation des ARNpm consiste en différentes modifications de la séquence telles que l'édition ou l'épissage. L'épissage de l'ARNpm consiste à enlever les introns et à relier les exons les uns à la suite des autres. Cette chaîne d'exons constitue alors l'ARN messager « produit final ». Contrairement à l'ARN prémessager, l'ARN messager quitte le noyau et est ultimement traduit enpeptide dans le cytosol ou encore dans leréticulum endoplasmique. L'ARNm est le « plan de construction » d’uneprotéine. Il n'y a pas d'épissage chez lesProcaryotes où l'ARN produit par la transcription est directement l'ARNm (en effet ces organismes ne possèdent pas de noyau et les ribosomes se fixent sur la molécule d'ARN pendant qu'elle est synthétisée). Dans le cas des eucaryotes. L'ARN prémessager nucléaire peut aussi être appeléARN nucléaire hétérogène (ARNnh) car il se retrouve strictement dans le noyau et est composé d'introns et d'exons.
Il est impliqué lors de latraduction del’ARN messager enpeptide. Il est chargé d’apporter les bonsacides aminés en décryptant le langage que constituent les codons et à les traduire en séquence d'acides aminés. Un codon est constitué de trois nucléotides adjacents. Un codon correspond à un seulacide aminé, mais un même acide aminé peut être spécifié par différents codons.
Voircode génétique au sujet de l'association des acides aminés aux codons.
Il constitue leribosome après maturation et association à desprotéines. Lesribosomes sont des usines de fabrication deprotéines. Le ribosome s’associe àl’ARN messager et « lit » lescodons qui s'y retrouvent. Il gère ensuite l’entrée et la sortie desARN de transfert qui transportent lesacides aminés. S’ensuit la naissance d’unpeptide qui sera éventuellement, après plusieurs étapes de maturation et d’assemblage, transformé enprotéine.
Découverts en 1993 parVictor Ambros chez le verCaenorhabditis elegans, ils possèdent une structure simple brin et sont longs de 19 à 25 nucléotides. Ils jouent un rôle dans le métabolisme cellulaire en empêchant latraduction de certainsARN messager enpeptides. En se liant à des ARN messagers dont ils sont partiellement complémentaires, les microARN entraînent le blocage de la traduction de l'ARNm par les ribosomes.
Les miARN peuvent réguler l'expression de plusieurs gènes (peut-être une centaine pour certains d'entre eux).
Ce sont de petits ARN de 21-22 nucléotides parfaitement complémentaires à leurs ARNm cibles. Contrairement aux miRNA, lespetits ARN interférents ne sont pas codés par le génome de la cellule hôte mais plutôt apportés par un éventuel envahisseur tel que les virus. De plus, ils possèdent une structure en double brin, et leur action consiste à dégrader les ARNm. Elle s'effectue en collaboration avec des protéines appelées RISC (RNA Induced Silencing Complex). Ces dernières se fixent sur le brin antisens (complémentaire au brin codant) dupetit ARN interférent, le brin sens est abandonné, et le complexe (RISC + ARN simple brin antisens) ainsi formé peut reconnaître le fragment d'ARNm correspondant et le détruire, empêchant ainsi l'expression du gène associé.
Ces ARN courts sont devenus un outil très utilisé en biologie moléculaire pour éteindre un à un les gènes dont on souhaite déterminer le rôle métabolique. Leur spécificité d'action fait despetits ARN interférents une voie très étudiée dans la lutte contre le cancer et les maladies virales.
Ce sont de courtes chaînes de ribonucléotides (qui se retrouve exclusivement dans le noyau et plus précisément dans des compartiments du noyau comme le nucléole pr les snoRNA et lescorps de Cajal pour les scaRNA. Ces ARN non codants s'associent à des protéines pour former des complexes nomméspetites ribonucléoprotéines nucléaires (pRNPn), essentiels lors du processus d'épissage desARN prémessagers et lors du processus de maturation desARNr etARNtm
On sépare les virus en plusieurs classes, selon la forme sous laquelle est présenté leurmatériel génétique. Par exemple le génome duVIH est sous forme d'ARN.
