Fiche de révision : Acides nucléiques

📋 Plan du Cours

1. Organisation générale des acides nucléiques
2. Bases azotées et propriétés
3. Modifications et analogues des bases
4. Appariement des bases
5. Oses et nucléosides
6. Nucléotides et polymérisation
7. Structure et propriétés de l’ADN
8. Compaction et organisation chromosomique
9. ADN mitochondrial
10. Structure et maturation de l’ARN
11. Diversité et fonctions des ARN
12. Applications thérapeutiques des acides nucléiques

📖 1. Organisation générale des acides nucléiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléotide : Association d’une base azotée, d’un sucre et d’un ou plusieurs phosphates.
• Nucléoside : Association d’une base azotée et d’un sucre, sans phosphate.

★ À maîtriser

📌 L’ADN constitue le support de l’information génétique, tandis que l’ARN permet notamment sa transmission et son expression.

Compléments

• L’ADN se trouve dans le noyau sous forme de chromosomes et dans les mitochondries sous forme d’ADN circulaire.

💡 Astuce mémo

ADN = information stockée ; ARN = information transmise

📖 2. Bases azotées et propriétés

★ À maîtriser

📌 Les bases azotées sont réparties en purines, constituées de deux cycles, et en pyrimidines, constituées d’un seul cycle.

• Les bases pyrimidiques sont:
  • la cytosine
  • la thymine dans l’ADN
  • l’uracile dans l’ARN

Compléments

• Les bases azotées sont des molécules planes hétérocycliques contenant du carbone et de l’azote, et elles absorbent à 260 nm.

💡 Astuce mémo

Purine = deux cycles ; pyrimidine = un cycle

📖 3. Modifications et analogues des bases

★ À maîtriser

📌 La méthylation de la cytosine en position 5 par une DNA-méthyltransférase utilisant la SAM favorise la compaction de la chromatine et bloque la transcription.

📌 La désamination oxydative d’une cytosine produit un uracile détectable et réparable, tandis que celle d’une 5-méthylcytosine produit une thymine pouvant échapper à la réparation et provoquer une mutation.

Compléments

• Le 5-fluorouracile est un analogue de la thymine utilisé notamment contre des cancers du côlon et du pancréas.

💡 Astuce mémo

Méthylation de la cytosine → chromatine condensée → transcription bloquée

📖 4. Appariement des bases

★ À maîtriser

📌 L’adénine s’apparie avec la thymine par deux liaisons hydrogène, tandis que la cytosine s’apparie avec la guanine par trois liaisons hydrogène.

📌 Dans l’ARN, l’uracile remplace la thymine et s’apparie avec l’adénine par deux liaisons hydrogène.

Compléments

• Les formes tautomériques rares des bases peuvent modifier les donneurs et accepteurs de liaisons hydrogène et inverser les règles d’appariement, ce qui peut entraîner des mutations lors de la réplication.

💡 Astuce mémo

A-T : 2 ; C-G : 3

📖 5. Oses et nucléosides

📝 Points essentiels

📌 L’ADN contient du désoxyribose, tandis que l’ARN contient du ribose.

📌 Le phosphate se fixe en position 5′ du sucre, la base azotée en position 1′, et les positions 3′-OH et 5′-OH permettent la liaison entre nucléotides.

• L’absence de groupement OH en 2′ rend l’ADN 100 fois moins hydrolysable et donc 100 fois plus stable que l’ARN.

💡 Astuce mémo

Ribose avec 2′-OH dans l’ARN ; désoxyribose sans 2′-OH dans l’ADN

📖 6. Nucléotides et polymérisation

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison N-β-osidique : Unit le carbone 1′ du sucre à l’azote 1 d’une pyrimidine ou à l’azote 9 d’une purine.

★ À maîtriser

• L’hydrolyse de l’ATP en ADP libère environ $30\ \mathrm{kJ\,mol^{-1}}$ et un phosphate inorganique.

📌 Les ADN et ARN polymérases forment des liaisons phosphodiester 3′-5′ et allongent les chaînes uniquement dans le sens 5′ vers 3′.

Compléments

📌 La conformation anti, majoritaire, éloigne la base du 5′-OH et réduit l’encombrement stérique, tandis que la conformation syn est moins stable.

💡 Astuce mémo

5′ phosphate → 3′ hydroxyle

📖 7. Structure et propriétés de l’ADN

🔑 Notions clés & Définitions

• ADN nucléaire : Double hélice constituée de deux brins complémentaires et antiparallèles, dont le squelette sucre-phosphate est externe et chargé négativement.
• Température de fusion : Température à laquelle 50 % de l’ADN est double brin et 50 % est simple brin.

★ À maîtriser

• La forme B de l’ADN est une hélice droite comprenant 10 nucléotides par tour, avec un diamètre de 2 nm et un pas de 3,4 nm.

Compléments

📌 Les régions riches en A-T se dénaturent avant les régions riches en C-G, car les paires A-T possèdent deux liaisons hydrogène contre trois pour les paires C-G.

💡 Astuce mémo

Une échelle torsadée : bases au centre, phosphates chargés vers l’extérieur

📖 8. Compaction et organisation chromosomique

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléosome : 146 paires de bases d’ADN enroulées autour d’un octamère d’histones comprenant deux H3, deux H4 et deux dimères H2A-H2B.

📝 Points essentiels

📌 L’euchromatine est relâchée et transcriptionnellement active, tandis que l’hétérochromatine est condensée et transcriptionnellement inactive.

• Le chromosome métaphasique possède:
  • deux chromatides
  • un bras court p
  • un bras long q
  • un centromère
  • des télomères terminaux

💡 Astuce mémo

ADN → nucléosome → chromatine → chromosome

📖 9. ADN mitochondrial

★ À maîtriser

• L’ADN mitochondrial est bicaténaire, circulaire, dépourvu d’introns et transmis exclusivement par la mère.

Compléments

• Chaque cellule contient environ 1 000 mitochondries et entre 1 000 et 10 000 copies d’ADN mitochondrial.

• Le taux de mutation de l’ADN mitochondrial est environ 10 fois supérieur à celui de l’ADN nucléaire, car son système de réparation est moins efficace.

📖 10. Structure et maturation de l’ARN

🔑 Notions clés & Définitions

• Épingle à cheveux : Structure secondaire de l’ARN formée par une tige de bases appariées et une boucle non appariée.

📝 Points essentiels

📌 L’ARN est monocaténaire et contient du ribose et de l’uracile, tandis que l’ADN est bicaténaire et contient du désoxyribose et de la thymine.

• 🔄 L’expression d’un gène suit les étapes suivantes:

  1. transcription de l’ADN en pré-ARNm
  2. maturation avec épissage
  3. export de l’ARNm mature
  4. traduction par les ribosomes

• La coiffe 5′ des ARNm eucaryotes est une 7-méthylguanosine reliée au premier nucléotide par un pont 5′-5′ triphosphate.

• La queue poly-A comprend environ 100 à 200 adénosines et stabilise l’ARNm, favorise son export et participe à l’initiation de la traduction.

💡 Astuce mémo

Coiffe 5′ → UTR → CDS → UTR 3′ → queue poly-A

📖 11. Diversité et fonctions des ARN

🔑 Notions clés & Définitions

• ARN ribosomique : Constitue la partie catalytique du ribosome et permet la traduction des ARNm en protéines.
• ARN de transfert : ARN replié en trèfle qui transporte un acide aminé vers le ribosome grâce à son anticodon complémentaire du codon de l’ARNm.

★ À maîtriser

• La répartition des ARN totaux est:
  • ARN messagers : 2 %
  • ARN ribosomiques : 82 %
  • ARN de transfert : 16 %

Compléments

• Le ribosome eucaryote 80S comprend une petite sous-unité 40S contenant l’ARNr 18S et une grande sous-unité 60S contenant les ARNr 5S, 5,8S et 28S.

💡 Astuce mémo

ARNm 2 %, ARNr 82 %, ARNt 16 %

📖 12. Applications thérapeutiques des acides nucléiques

★ À maîtriser

📌 Le 5-FU est transformé en 5-Fd-UMP, qui entre en compétition avec le dUMP et inhibe compétitivement la thymidylate synthase, empêchant ainsi la synthèse de thymine et la réplication de l’ADN.

📌 Le déficit complet en DPD concerne les homozygotes et représente 0,1 à 0,5 % de la population, tandis que le déficit partiel concerne les hétérozygotes et représente 3 à 8 % de la population.

• Le déficit en DPD peut provoquer une toxicité:
  • digestive
  • hématologique
  • cutanée et muqueuse
  • neurologique

Compléments

• Depuis 2019, la HAS recommande un dépistage biochimique du déficit en DPD avant un traitement par 5-FU ou capécitabine, notamment par dosage de l’uracile et de la dihydrouracile.

💡 Astuce mémo

Déficit en DPD → accumulation de 5-FU → toxicité majeure

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison ADN et ARN