Les acides nucléiques: ADN, ARN

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* il existe plusieurs conformations possibles et donc plusieurs types de molécules d'ADN; on parle cependant de l'ADN comme un type de molécule unique.

Les acides nucléiques sont de longues chaînes de nucléotides.

Les nucléotides d'une même chaîne sont associés par des liaisons fortes.

L'ADN est une double chaîne de nucléotides (c'est une molécule bicaténaire; on dit aussi qu'elle a 2 brins) enroulée en hélice.

Les nucléotides de l'ADN contiennent du désoxyribose et 4 bases azotées (A,T, C, G).

Les deux chaînes sont associées par des liaisons faibles entre bases complémentaires (A =T, C = G).

* cliquez sur le nom des bases pour afficher leur formule développée sous forme d'une petite image dans une nouvelle page.

** les carbones du désoxyribose sont numérotés de 1' à 5' (les n°s sans les ' sont ceux des carbones et des azotes de la base azotée)

*** le désoxyribose, comme son nom l'indique, a perdu un oxygène (en 2') par rapport au ribose.

Pour simualiser les molécules l'applet java Jmol (http://jmol.sourceforge.net/) est probablement le moyen le plus accessible sur tous les matériels (pour système Windows, Linux ou OS - tous les formats de fichiers moléculaires sont acceptés). Cette applet est en OPEN SOURCE !!!! (c'est à dire non seulement gratuite mais disponible pour que tous puissent améliorer le code et les fonctions du logiciel).

Attention la version 10 complète avec les doc et le source pèse 22,7 Mo mais cela vaut le coup de passer deux heures (à 56Ko/s) à la charger... (Pour démarrer lancer jmol.jar). On peut aussi utiliser les mêmes fonctionnalités que l'applet (JmolApplet.jar) dans des pages html en utilisant javascript (bibliothèque jmol.js), ce qui a été fait dans cette page.

Pour se procurer des fichiers de molécules il faut plus ou moins comprendre l'anglais, même si quelques molécules sont disponibles sur le site de l'inrp (http://www.inrp.fr/Acces/Biogeo/model3d/data3d.htm), pas toujours dans un format utilisable sur un Mac (.exe) !!! ou mieux sur le site http://librairiedemolecules.education.fr/ . Le site de référence est http://www.rcsb.org/pdb/ ou une des sites miroir comme http://www.pdb.mdc-berlin.de/pdb/ . Mais il est préférable de se faire sa propre base de données de molécules car les recherches ne sont pas simples. La mienne se trouve dans le répertoire jmol/PDB/.

Une excellente adresse de la simualisation de l'ADN avec Jmol (en espagnol: http://www2.uah.es/biomodel/model4/dna/es/index.htm, voir plus précisément la page http://www2.uah.es/biomodel/model4/dna/es/dnapairs.htm).
Le texte est excellent et les explications très claires.

Cliché de diffraction de l'ADN obtenu par Rosalind Franklin et Maurice Wilkins du Collège King de Londres et publié en 1951. Il permit de proposer la structure en double hélice de l'ADN^note. Les taches noires correspondent à des tâches de diffraction qui reflètent la position ordonnée des atomes qui composent la molécule. On notera que de nombreuses protéines, notamment membranaires, restent rebelles à toute cristallisation et donc à une analyse par diffraction des RX (on peut par contre utiliser d'autres méthodes spectroscopiques mais plus délicates encore). Selon la résolution du cliché on peut obtenir plus ou moins d'information (0,5 nm de résolution est une valeur assez faible qui ne permet d'obtenir qu'une carte approximative de l'armature de la molécule alors que 0,15 nm est une résolution qui permet de positionner avec précision tous les atomes sauf l'hydrogène). L'analyse des clichés est d'autant plus difficile que le nombre d'atomes est important et que les symétries de la molécule sont peu nombreuses.

	Représentation des atomes (rayon de Van der Waals) "ROTATION AUTOMATIQUE" faire tourner lentement la molécule autour d'un axe vertical (y) Revenir à la position du début Choisissez la molécule à afficher (bases, sucres, groupement phosphate, nucléotides) Je suis désolé pour les utilisateurs de Windows, je n'arrive pas à afficher les codes corrects (Mac Roman) dans les scripts (JmolMenu) pour les caractères accentués; toute aide serait bienvenue.
	codes couleurs C carbone H hydrogène O oxygène N azote P phosphore
Afficher ici deux molécules simultanément pour les comparer (bases, sucres, groupement phosphate, nucléotides)

Les fonctions de la colonne de droite ne sont que quelques fonctions destinées à vous familiariser avec le logiciel.

- Pour accéder à toutes les fonctions de l'applet, SOUS MAC cliquez sur le fond de l'applet avec la touche CTRL enfoncée , SOUS WINDOWS cliquez sur le fond de l'applet avec le BOUTON GAUCHE DE LA SOURIS (il y a une aide dans les menus)

- Pour un ZOOM, SOUS MAC déplacez votre souris (vers le haut ou le bas) EN MAINTENANT LA TOUCHE ALT ENFONCÉE, sous WINDOWS, utilisez la molette (l'applet étant sélectionnée par un clic droit). 

Remarque: je précise que j'ai bidouillé les fichiers .pdb originaux afin de représenter ce qui m'intéresse PÉDAGOGIQUEMENT. Le descriptif des atomes n'est plus cohérent avec la molécule telle qu'elle a été découverte et étudiée à partir des clichés de diffraction. Pour une étude scientifique se référer à la base américaine de données (voir lien 1BNA).

* les ARN sont très divers en forme, en taille et par leurs rôles. Certains, très courts, de quelques nucléotides à quelques dizaines de nucléotides, ont des rôles très récemment découverts comme éléments interférant avec l'ADN (voir aussi les travaux de Beljanski). On parle cependant de l'ARN comme un type de molécule chimique.

Les* ARN sont une simple chaîne de nucléotides (ce sont des molécules monocaténaires).

Les nucléotides d'une même chaîne sont associés par des liaisons fortes.

La chaîne de nucléotides se replie facilement sur elle-même et les bases complémentaires (A =U, C = G) s'associent par des liaisons faibles.

Les nucléotides de l'ARN contiennent du ribose et 4 bases azotées (A, U, C, G).

note

L'histoire des sciences s'est efforcée de rendre à Rosalind Franklin (photo) la paternité de son travail (la structure de l'ADN repose sur l'interprétation d'un cliché de diffraction obtenu après des efforts innombrables et persévérants) qui lui avait été volé à la suite d'une présentation informelle qu'en avait fait Wilkins à Jim Watson le 6 février 1953 (fruit d'un dialogue fécond entre chercheurs comme le rapporte Linus Pauling, et aucunement de concurrence). Le modèle de Watson et Crick fût élaboré entre le 6 et le 28 février à partir de ce cliché mais sans le citer. D'une part parce que leur article de Nature était TOTALEMENT SPÉCULATIF alors que justement le travail des chimistes qui travaillaient sur les clichés de diffraction consistait à rechercher patiemment des PREUVES (l'article dénigrait même le travail des expérimentateurs). Et d'autre part parce que Watson ne voulait pas que l'on puisse le qualifier de voleur. Ce qui ne manqua pas, malgré son prix Nobel.

Il s'en tira alors admirablement en publiant un petit ouvrage de vulgarisation (The Double Helix) dans lequel il raconta avec talent des fariboles sur une prétendue course entre d'autres chercheurs et lui-même. Il chargea la mémoire de Rosalind Franklin (comme étant « une personne asociale, dépourvue d''imagination, dogmatique et obsédée par les détails de l'expérience »), qui ne pouvait se défendre, étant décédée.

Ces procédés malhonnêtes, n'auraient aucun intérêt à être relatés, s'ils n'éclairaient d'un jour nouveau ce qui allait devenir une habitude en science : la fraude et la course à la publication de résultats, afin de s'assurer une position sociale, au détriment du travail patient de l'expérimentateur.

La Raison malmenée. De l'origine des idées reçues en biologie moderne, Gérard Nissim Amzallag, Préface d'André Pichot, CNRS Editions 2002, ISBN : 978-2-271-05998-7, pour les références historiques concernant cette fraude voir pp137-140 (les faits rapportés ici viennent de A. Sayre, Rosalind Franklin and DNA, 1975, Norton and Company Inc, New York)

L'ouvrage de N. Amzallag est accessible à un public cultivé non spécialiste; après avoir fait un certain nombre de constats justifiés historiquement, l'auteur propose une refonte épistémologique de la recherche sur le vivant: salutaire.
Je dirais même indispensable si vous vous destinez à une carrière de chercheur.