L'abréviation internationale courante pour le terme anglais deoxyribonucleic acid est DNA. Celui-ci se compose de "de-oxy" (sans oxygène), "ribo" (type de sucre ribose) et "nucleic acid" (acide nucléique). Le terme ADN (acide désoxyribonucléique), autrefois utilisé dans les pays germanophones, n'est plus guère utilisé aujourd'hui afin d'éviter toute confusion avec le système de noms de domaine (également appelé DNS) d'Internet.

Décryptage de l'ADN

La structure de l'ADN a été élucidée en 1953 par les biologistes James Watson (1928-2025) et Francis Crick (1916-2004). Ils ont reçu le prix Nobel de médecine en 1962, conjointement avec Maurice Wilkins (1916-2004).

Le premier décodage de l'ADN humain a eu lieu dans le cadre du Human Genome Project (HGP) de 1990 à 2003, mais une séquence entièrement complète n'est disponible que depuis 2022, après que des zones auparavant difficiles d'accès, comme les centromères et les télomères, ont pu être décodées à l'aide de nouvelles technologies.

L'homme et la vigne

L'ADN de l'homme correspond à environ 98 à 99% à celui du chimpanzé et à environ 99,9% à celui des autres humains. La différence génétique entre le chimpanzé et l'orang-outan est plus importante que celle entre le chimpanzé et l'homme. Un Européen et un Africain noir peuvent être génétiquement plus proches que deux Européens (par exemple, un Sicilien et un Norvégien). La couleur de la peau n'est qu'un détail sans importance. C'est pourquoi le terme "race", qui n'est plus pertinent dans le domaine scientifique, est obsolète. Il en va de même pour la couleur des baies des cépages, qui n'est pas une caractéristique de l'espèce. Le pinot noir, le pinot gris et le pinot blanc sont précisément une variété (voir sous pinot).

Environ la moitié des gènes du génome humain (voir plus loin) ont des équivalents fonctionnels chez les animaux et les plantes, mais les séquences d'ADN correspondantes ne sont pas identiques. De nombreux processus cellulaires fondamentaux, tels que le métabolisme, la division cellulaire, la réparation de l'ADN et la biosynthèse des protéines, sont très similaires chez l'homme, les animaux et les plantes. Les pourcentages indiqués dans le graphique sont basés sur des comparaisons de marqueurs d'ADN sélectionnés; similitude ne signifie toutefois pas identité. Pour les plantes, il s'agit du pourcentage de gènes fonctionnellement similaires.

Structure de l'ADN

L'ADN est composé de trois éléments chimiques de base. Ce sont Désoxyribose (un dérivé du sucre ribose, composé de cinq atomes de carbone ), de l'acide phosphorique et quatre bases organiques, qui forment ensemble l'acide nucléique. Il s'agit d'une molécule en chaîne que l'on trouve dans les noyaux cellulaires de tous les organismes végétaux, fongiques et animaux, y compris l'homme. En tant que support de l'information génétique, il sert pour ainsi dire de plan de construction pour la commande et le maintien de tous les processus biologiques vitaux et est hérité des parents.

Taille et lieu de stockage

La longueur de l'ADN est d'environ deux mètres. Il ne s'agit toutefois pas d'un seul brin continu, car l'ADN est divisé en chromosomes distincts et clairement délimités. Comme un être humain est composé d'environ 100 billions de cellules, cela donne une longueur totale d'ADN d'environ 150 milliards de km. Cela correspond à environ mille fois la distance entre la Terre et le Soleil, qui est de 150 millions de km. Dans chaque cellule, le noyau contient tout l'ADN. Chez les plantes, le noyau cellulaire est représenté par le numéro 5 dans le graphique ci-dessous.

Double hélice

Les différents segments d'ADN sont construits selon une forme torsadée en hélice, également appelée double hélice (hélix = spire). On peut se représenter cela comme une échelle de corde extrêmement longue et fine. Cette structure forme, sous forme spiralée et fortement comprimée, la base de tous les chromosomes dans lesquels sont stockées les informations génétiques. Le graphique montre une très petite section d'un brin d'ADN avec relativement peu de gènes.

Paires de bases

Les deux côtés ou tiges des conducteurs (brins) sont constitués de molécules de phosphate et de sucre(désoxyribose), auxquelles sont attachées les quatre bases adénine, guanine, cytosine et thymine. Deux paires opposées sont appelées paires de bases. Une paire de bases est la plus petite unité d'information de l'ADN. L'assemblage des paires constitue le "barreau" de l'échelle, sachant qu'il n'existe que deux paires différentes qui s'assemblent comme une clé et une serrure: A et T forment l'une des paires, ainsi que C et G l'autre. Si, sur un brin, les molécules donnent un segment d'ADN "TAACGCCCTTA", sur le brin opposé, cela donne la séquence "ATTGCGGGAAT".

L'"échelle de l'ADN" est également appelée "alphabet génétique", l'ordre des paires de bases jouant un rôle important. Le code génétique est lu (décodé) par la cellule et, sur la base des informations qu'il contient, les substances protéiques (protéines) sont constituées. Les protéines sont composées d'acides aminés qui sont reliés entre eux dans un ordre bien défini. Les différentes protéines ont chacune des fonctions spécifiques. La succession des paires de bases détermine la composition des protéines et la structure de l'organisme dans tous ses détails.

Nucléotides

Un groupe phosphate et une unité de sucre forment l'épine dorsale d'une molécule (partie de la bande bleue). Ensemble avec une base, ils forment un nucléotide (ellipses rouges). De nombreux nucléotides de ce type s'associent pour former une macromolécule d'ADN. Outre leur fonction de stockage d'informations, les acides nucléiques, considérés comme les "molécules clés de la vie", peuvent également servir de vecteurs de signaux ou catalyser (déclencher) des réactions biochimiques.

Gènes

Un gène est le terme général désignant un minuscule segment de la chaîne d'ADN. Chacun est responsable, seul (monogénique) ou en combinaison avec d'autres (polygénique), de certaines fonctions dans un organisme. Il s'agit par exemple de la couleur des yeux, du groupe sanguin ou des traits de caractère chez l'homme, ainsi que de la formation des fleurs, de la couleur des baies, de la hauteur de croissance, de la forme des feuilles ou du moment de la maturation chez la vigne.

Outre le patrimoine génétique, l'environnement joue également un rôle important dans la croissance d'un organisme. Il n'est pas clairement établi si c'est la génétique ou les facteurs environnementaux qui ont la plus grande influence. Dans la plupart des cas, il existe une interaction - parfois l'un prédomine, parfois l'autre, selon le contexte et la phase de développement.

ARN & ARNm

Un gène contient l'information nécessaire à la formation d'un ARN (acide ribonucléique = acide ribonucléique) par le processus de transcription (lat. transcribere = réécrire). Au cours de ce processus, un seul gène est recopié à partir de l'ADN afin que la cellule puisse travailler avec. Il en résulte un ARNm (ARN messager). Il s'agit d'une sorte de copie du gène qui peut quitter le noyau cellulaire et se rendre à l'usine à protéines de la cellule. Là, une protéine est alors fabriquée selon ce plan de construction. Contrairement à l'ADN, l'ARN ne se présente pas sous la forme d'une double hélice, mais seulement d'un simple brin. Il contient le type de sucre ribose au lieu du désoxyribose et la base uracile au lieu de la thymine (bases nucléiques).

La fonction de l'ARN est de "lire" en quelque sorte l'information stockée dans l'ADN et de la transporter ensuite vers différents endroits au sein de la cellule. Une fonction essentielle de l'ARN dans la cellule est la conversion de l'information génétique en protéines (substances protéiques). Dans le cas de la construction d'une maison, le plan de construction pourrait être appelé ADN et les artisans qui travaillent selon ce plan, ARN. L'être humain possède environ 25 500 gènes, la puce d'eau en revanche 30 000 et le dipneuste d'Afrique de l'Ouest même 40 000. Ce n'est donc pas le nombre de gènes qui importe, mais leur régulation, leur interconnexion et les interactions entre eux.

Allèle

Un allèle (variante d'un gène) est le terme utilisé pour désigner une variante spécifique d'un gène (petit fragment d'ADN) que l'on trouve à un locus (emplacement) précis d'un chromosome. Les allèles sont responsables de nombreuses caractéristiques génétiques, comme l'expression de la couleur, la croissance, la forme des feuilles, la période de maturation ou la résistance aux maladies. De nombreux biomarqueurs reposent sur de telles différences entre les allèles. Les allèles peuvent être identiques = homozygotes ou différents =...