Fiche de révision : Biologie moléculaire : acides nucléiques

📋 Plan du Cours

1. Structure des nucléotides
2. Polynucléotides et nomenclature
3. ADN et double hélice
4. ARN et fonctions cellulaires
5. Extraction et hydrolyse
6. Hybridation et polymérases
7. PCR et applications diagnostiques
8. Séquençage de l’ADN

📖 1. Structure des nucléotides

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléotide : Unité monomérique des acides nucléiques, composée d’une base, d’un sucre et d’un groupement phosphate.

📝 Points essentiels

📌 Un nucléoside est une base liée à un sucre, tandis qu’un nucléotide est une base liée à un sucre lui-même lié à un phosphate.

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

📌 Le désoxyribose est le sucre de l’ADN, tandis que le ribose est le sucre de l’ARN.

💡 Astuce mémo

Base → sucre → phosphate : du nucléoside au nucléotide

📖 2. Polynucléotides et nomenclature

★ À maîtriser

• Les nucléotides sont reliés entre eux par des liaisons phosphodiester entre les positions 3’ et 5’ des sucres.

📌 La structure primaire d’un acide nucléique correspond à l’ordre des bases, tandis que les structures secondaire et tertiaire correspondent à son organisation tridimensionnelle.

• Les acides nucléiques sont des polynucléotides orientés dans le sens conventionnel 5’ vers 3’, et leur séquence est écrite de l’extrémité 5’ vers l’extrémité 3’.

Compléments

• La nomenclature des nucléosides se termine par « -osine » pour les bases puriques et par « -idine » pour les bases pyrimidiques.

💡 Astuce mémo

Structure primaire = ordre des bases ; structure tridimensionnelle = organisation spatiale

📖 3. ADN et double hélice

🔑 Notions clés & Définitions

• ADN : Polynucléotide à désoxyribose, composé des bases A, G, C et T, généralement bicaténaire et porteur de l’information génétique.

★ À maîtriser

📌 Dans l’ADN, l’adénine s’apparie avec la thymine par deux interactions hydrogène et la guanine s’apparie avec la cytosine par trois interactions hydrogène.

• Les deux brins d’ADN sont complémentaires et antiparallèles, avec les sucres et phosphates en périphérie et les bases appariées au centre de la double hélice.

Compléments

• Un tour de la double hélice d’ADN-B comprend 10 paires de bases et possède un pas de 3,4 nm.

📌 L’ADN-B est la conformation habituelle majoritaire en conditions physiologiques, tandis que l’ADN-Z est une double hélice gauche en zigzag dont le grand sillon est très accessible.

💡 Astuce mémo

ADN-B majoritaire et droit, ADN-Z gauche et en zigzag

📖 4. ARN et fonctions cellulaires

🔑 Notions clés & Définitions

• ARN : Polynucléotide à ribose, composé des bases A, G, C et U, généralement monocaténaire et capable de se replier en structures tridimensionnelles.

★ À maîtriser

• Les ARN ribosomaux forment les ribosomes avec des protéines, les ARN de transfert transportent les acides aminés et les ARN messagers transmettent l’information génétique entre l’ADN et les protéines.

• L’ARN de transfert mesure 70 à 90 nucléotides, possède une extrémité 3’ CCA et porte un anticodon.

Compléments

• 🔄 L’épissage des ARN pré-messagers comprend:
  1. l’assemblage des ARNsn sur les introns
  2. l’élimination des introns
  3. la suture des exons

💡 Astuce mémo

L’ARNt en boomerang porte un acide aminé par son extrémité CCA

📖 5. Extraction et hydrolyse

★ À maîtriser

• 🔄 L’extraction des acides nucléiques comprend:
  1. la lyse de l’échantillon
  2. la digestion des protéines par des protéases
  3. la chromatographie d’échange d’ions

📌 Les DNases hydrolysent les acides désoxyribonucléiques, tandis que les RNases hydrolysent les acides ribonucléiques.

📌 Les exonucléases libèrent les nucléotides depuis une extrémité 5’ ou 3’, tandis que les endonucléases hydrolysent une liaison ester interne.

Compléments

• Les endonucléases de restriction reconnaissent des séquences spécifiques de l’ADN et peuvent produire des extrémités cohésives ou des extrémités franches.

💡 Astuce mémo

Exonucléase = extrémité ; endonucléase = liaison interne

📖 6. Hybridation et polymérases

📝 Points essentiels

• L’hybridation d’une sonde comprend la dénaturation des deux brins d’ADN puis l’appariement de la sonde complémentaire avec la séquence cible.

• La synthèse d’ADN nécessite:

  • une amorce
  • un brin matrice
  • des désoxyribonucléotides
  • une ADN polymérase

📌 L’ADN-polymérase ADN-dépendante utilise un ADN comme matrice, tandis que l’ADN-polymérase ARN-dépendante, ou transcriptase inverse, utilise un ARN comme matrice.

💡 Astuce mémo

Dénaturation → hybridation de la sonde ou de l’amorce → synthèse

📖 7. PCR et applications diagnostiques

★ À maîtriser

• La PCR amplifie sélectivement une région d’ADN par des cycles successifs de dénaturation à 94 °C, d’hybridation des amorces à 60–65 °C et de synthèse à 72 °C.

• Le facteur d’amplification théorique de la PCR après n cycles est $2^n$ ; après 30 cycles, le facteur d’amplification est de 10^6 à 10^8.

• La PCR-RFLP détecte une mutation en extrayant l’ADN, en amplifiant la région concernée, en la digérant avec une enzyme de restriction spécifique puis en analysant la taille des fragments par électrophorèse.

Compléments

• Dans l’exemple de la drépanocytose, l’amplicon normal de 261 pb est coupé en fragments de 168 pb et 93 pb par DdeI, tandis que la mutation produit un amplicon non coupé de 261 pb.

💡 Astuce mémo

PCR-RFLP : extraire → amplifier → digérer → électrophoréser

📖 8. Séquençage de l’ADN

★ À maîtriser

• Le séquençage de Sanger repose sur l’incorporation de didésoxyribonucléotides fluorescents ou radiomarqués, qui terminent la chaîne nouvellement synthétisée.

• 🔄 Les principales étapes du NGS sont:

  1. la fragmentation de l’ADN
  2. la ligation d’adaptateurs
  3. l’hybridation sur une puce
  4. le séquençage par synthèse
  5. l’analyse d’image
  6. l’alignement des séquences
  7. la comparaison avec des bases de données

• Le NGS permet l’analyse simultanée de plusieurs ou nombreuses régions génomiques et de plusieurs ou nombreux patients.

Compléments

• Le séquençage de Sanger utilise:
  • un fragment d’ADN simple brin dénaturé
  • une amorce
  • une ADN polymérase ADN-dépendante
  • des dNTP
  • des ddNTP

💡 Astuce mémo

Sanger termine la chaîne avec les ddNTP ; le NGS séquence massivement en parallèle

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison ADN et ARN