L'abréviation couramment utilisée à l'échelle internationale pour désigner l'acide désoxyribonucléique(en anglais « deoxyribonucleic acid ») est« ADN ». Elle se compose de « dé-oxy » (sans oxygène), « ribo » (le sucre ribose) et « acide nucléique » (acide nucléique). Le terme « DNS » (acide désoxyribonucléique), autrefois courant dans les pays germanophones, n’est pratiquement plus utilisé aujourd’hui afin d’éviter toute confusion avec le Domain Name System (également 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 pour cela, en 1962, le prix Nobel de médecine, qu'ils ont partagé avec Maurice Wilkins (1916-2004).

Le premier séquençage de l’ADN humain a été réalisé dans le cadre du Projet génome humain (HGP) entre 1990 et 2003. Cependant, ce n’est que depuis 2022 qu’une séquence complète et sans lacunes est disponible, après que des zones auparavant difficiles d’accès, telles que les centromères et les télomères, ont pu être séquencées à l’aide de nouvelles technologies.

L'homme et la vigne

L’ADN de l’être humain correspond à environ 98 à 99 % à celui du chimpanzé et à environ 99,9 % à celui d’autres êtres humains. La différence génétique entre le chimpanzé et l’orang-outan est plus importante que celle entre le chimpanzé et l’être humain. Un Européen et un Africain subsaharien peuvent être génétiquement plus proches l’un de l’autre que deux Européens (par exemple, un Sicilien et un Norvégien). La couleur de la peau n’est qu’un détail insignifiant. C’est pourquoi le terme de « race », qui n’a plus de pertinence scientifique, est obsolète. Cela vaut également pour la couleur des baies des cépages, qui ne constitue pas un caractère spécifique à l’espèce. Le pinot noir, le pinot gris et le pinot blanc constituent, à proprement parler, une seule et même variété (voir sous « Pinot »). 

Environ la moitié des gènes du génome humain (voir plus bas) ont des équivalents fonctionnels chez les animaux et également chez les plantes, bien que les séquences d’ADN correspondantes ne soient 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, l’animal et la plante. Les pourcentages indiqués dans le graphique reposent sur des comparaisons de marqueurs d’ADN sélectionnés; toutefois, une similitude ne signifie pas une identité. Chez les plantes, on entend par là la proportion de gènes fonctionnellement similaires.

Structure de l’ADN

L’ADN est constitué de trois composants chimiques fondamentaux. Il s’agit de le désoxyribose (un dérivé du ribose, un sucre composé de cinq atomes de carbone ), l'acide phosphorique et quatre bases organiques qui, ensemble, forment l’acide nucléique. Il s’agit d’une molécule en chaîne présente dans le noyau cellulaire de tous les organismes végétaux, fongiques et animaux, y compris l’être humain. Elle sert de support à l'information génétique, en quelque sorte de plan de construction permettant de contrôler et de maintenir l'ensemble des processus biologiques, et est transmise par les parents.

Taille et localisation

La longueur de l’ADN est d’un peu moins de deux mètres. Il ne s’agit toutefois pas d’un seul brin continu, car l’ADN est divisé en chromosomes individuels clairement délimités. Comme un être humain est constitué d’environ 100 billions de cellules, la longueur totale de l’ADN qu’elles contiennent s’élève à 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, l’ADN complet se trouve dans le noyau. Chez les plantes, le noyau est représenté par le n° 5 sur le schéma ci-dessous.

Double hélice

Les différents segments d’ADN sont organisés selon une structure en spirale, également appelée double hélice (hélix = spire). On peut se l’imaginer comme une échelle de corde extrêmement longue et fine. Cette structure, sous une forme spiralée et fortement condensée, constitue la base de tous les chromosomes, dans lesquels sont stockées les informations génétiques. Le schéma montre un très petit segment d’un brin d’ADN comportant relativement peu de gènes.

Paires de bases

Les deux côtés ou montants de l'échelle (brins) sont constitués de molécules de phosphate et de sucre (désoxyribose), auxquelles sont fixées les quatre bases: l'adénine, la guanine, la cytosine et la thymine. Les paires de bases opposées sont appelées « paires de bases ». Une paire de bases est la plus petite unité d’information de l’ADN. La liaison entre ces paires constitue les « échelons » de l’échelle, et il n’existe que deux paires différentes qui s’emboîtent comme une clé dans une serrure: A et T forment l’une, tandis que C et G forment l’autre. Si, sur un brin, les molécules forment un segment d’ADN « TAACGCCCTTA », cela donne, sur le brin opposé, la séquence « ATTGCGGGAAT ».

L’« échelle d’ADN » est également appelée « alphabet génétique », l’ordre des paires de bases jouant ici un rôle important. Le code génétique est lu (décodé) par la cellule et, sur la base des informations qu’il contient, les protéines sont synthétisées. Les protéinessont constituées d’acides aminés qui s’enchaînent selon un ordre précisément défini. Chaque protéine remplit des fonctions spécifiques. La séquence des paires de bases détermine la composition des protéines et la structure détaillée de l’organisme.

Nucléotides

Un groupe phosphate et une unité de sucre forment la colonne vertébrale d’une molécule (partie de la bande bleue). Associés à une base, ils forment un nucléotide (ellipses rouges). De nombreux nucléotides de ce type s’assemblent pour former une macromolécule d’ADN. Outre leur rôle de support d’information, les acides nucléiques, considérés comme les « molécules clés de la vie », peuvent également servir de transmetteurs 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 d’entre eux est responsable, seul (monogénique) ou en combinaison avec d’autres (polygénique), de certaines fonctions au sein d’un organisme. Il s’agit, par exemple, de la couleur des yeux, du groupe sanguin ou des traits de caractère chez l’être humain, ainsi que de la floraison, de la couleur des baies, de la hauteur de la plante, de la forme des feuilles ou de la période de maturation chez la vigne.

Outre le patrimoine génétique, l’environnement joue également un rôle important dans le développement d’un organisme. On ne sait pas encore clairement si la génétique ou les facteurs environnementaux ont l’influence la plus importante. Dans la plupart des cas, il existe une interaction: tantôt l’un prédomine, tantôt l’autre, selon le contexte et la phase de développement.

ARN et ARNm

Un gène contient l’information nécessaire à la formation d’un ARN(acide ribonucléique) par le processus de transcription (du latin transcribere = recopier). Au cours de ce processus, un gène unique est transcrit à partir de l’ADN afin que la cellule puisse l’utiliser. Il en résulte un ARNm (ARN messager). Il s’agit d’une sorte de copie du gène, capable de quitter le noyau cellulaire et de migrer vers l’usine à protéines de la cellule. C’est là qu’une protéine est ensuite synthétisée selon ce plan de construction. Contrairement à l’ADN, l’ARN ne se présente pas sous la forme d’une double hélice, mais uniquement sous la forme d’un brin simple. Il contient du ribose à la place du désoxyribose et de l’uracile à la place de la thymine (bases nucléiques).

Le rôle de l’ARN est, en quelque sorte, de « lire » l’information stockée dans l’ADN, puis de la transporter vers différents endroits au sein de la cellule. Une fonction essentielle de l’ARN dans la cellule est la traduction de l’information génétique en protéines. Si l’on compare cela à la construction d’une maison, on pourrait considérer le plan de construction comme l’ADN et les artisans qui travaillent d’après ce plan comme l’ARN. L’être humain possède environ 25 500 gènes, tandis que la puce d’eau en compte 30 000 et le dipneuste d’Afrique de l’Ouest pas moins de 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 génétique) désigne une variante spécifique d’un gène (petit segment d’ADN) qui se trouve à un locus génétique (emplacement) précis sur un chromosome. Les allèles sont responsables de nombreux caractères génétiques, tels que la couleur, la croissance, Blattla forme des...