Fiche de révision : Structure et propriétés de l’ADN

📋 Plan du Cours

1. Organisation et évaluations de l’UE
2. Découverte du support héréditaire
3. Composition et polarité des acides nucléiques
4. Stabilité chimique de l’ADN
5. Géométrie et interactions de l’ADN
6. Conformations de l’ADN et structures ARN

📅 Repères chronologiques

1. 1866Gregor Mendel propose le concept d’« unité héréditaire ». - G. Mendel, 1866
2. 1944Avery, MacLeod et McCarty montrent que seule la destruction de l’ADN empêche le transfert d’un caractère virulent chez la bactérie, identifiant l’ADN comme facteur transformant. - Avery, MacLeod, McCarty, 1944
3. 1952Les travaux de Hershey et Chase confirment que l’ADN est le support de l’information héréditaire.
4. 1953Watson et Crick proposent un modèle de double hélice antiparallèle dont la complémentarité explique la réplication. - J. Watson, F. Crick, R. Franklin, Molecular Structure of Nucleic Acids: A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid, 1953
5. 1977Sanger invente le séquençage enzymatique, qui permet de lire le code de l’ADN lettre par lettre.
6. 2003Le Projet Génome Humain est achevé après le séquençage de 3 milliards de paires de bases de l’ADN humain. - Human Genome Project, 2003

📖 1. Organisation et évaluations de l’UE

★ À maîtriser

• L’évaluation comprend un partiel intermédiaire de 20 % après les vacances d’automne, un deuxième partiel intermédiaire de 10 % avant les vacances de Noël et un partiel final de 70 % en première ou deuxième semaine de janvier.

Compléments

• L’UE HAV306V comprend 15 cours magistraux de 1,5 heure et 7 séances de travaux dirigés.

📌 Les étudiants doivent préparer les TD, les refaire pour s’entraîner et assister aux séances, car leurs corrections ne sont pas mises en ligne.

📖 2. Découverte du support héréditaire

📝 Points essentiels

• Entre 1900 et 1915, W. Sutton et T. H. Morgan établissent que les gènes sont portés par les chromosomes dans le noyau. - W. Sutton, T. H. Morgan, 1900-1915

💡 Astuce mémo

Mendel → chromosomes → ADN → double hélice → séquençage

📖 3. Composition et polarité des acides nucléiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléotide : La brique élémentaire des acides nucléiques.

★ À maîtriser

• Les bases azotées de l’ADN sont :
  • adénine
  • guanine
  • cytosine
  • thymine

📌 Dans l’ADN double brin, l’adénine s’apparie avec la thymine et la guanine avec la cytosine ; ainsi, %A = %T et %G = %C. - Chargaff, 1950

• La liaison phosphodiester relie les nucléotides dans la chaîne et donne aux acides nucléiques une polarité 5′–3′ ; par convention, les séquences s’écrivent de 5′ vers 3′.

Compléments

• Une cellule humaine diploïde avant réplication contient environ 6,11 milliards de paires de bases dans son noyau, correspondant à près de 2 m d’ADN.

• Le squelette sucre-phosphate de l’ADN est fortement chargé négativement et hydrophile, tandis que les bases azotées sont hydrophobes et se replient vers l’intérieur dans l’eau.

💡 Astuce mémo

Le squelette sucre-phosphate est hydrophile et négatif ; les bases hydrophobes se tournent vers l’intérieur.

📖 4. Stabilité chimique de l’ADN

🔑 Notions clés & Définitions

• Hydrolyse alcaline : Le clivage des liaisons phosphodiester de l’ARN en milieu basique, où le pH est supérieur à 7.

★ À maîtriser

📌 L’ARN est plus sensible à l’hydrolyse alcaline que l’ADN, car son groupe 2′-OH facilite le clivage des liaisons phosphodiester ; l’ADN ne possède pas ce groupe.

• La stabilité de l’ADN repose sur les liaisons hydrogène entre les brins et sur les interactions hydrophobes et de Van der Waals entre les noyaux aromatiques empilés.

Compléments

• Les produits possibles de l’hydrolyse alcaline de l’ARN comprennent :
  • un nucléoside libre
  • un nucléotide 3′-monophosphate
  • un nucléotide 2′-monophosphate
  • un nucléotide 5′-monophosphate
  • un nucléotide 3′,5′-biphosphate

💡 Astuce mémo

Le 2′-OH de l’ARN favorise l’hydrolyse ; son absence stabilise l’ADN.

📖 5. Géométrie et interactions de l’ADN

🔑 Notions clés & Définitions

• Liaison hydrogène : Une interaction non covalente entre un hydrogène partiellement positif et un atome électronégatif, notamment l’oxygène ou l’azote.

★ À maîtriser

• Dans la forme B de l’ADN, un tour d’hélice comprend 10 paires de bases et mesure 3,4 nm ; le diamètre de la double hélice est de 2 nm.

• Les grands sillons sont les sites d’interaction privilégiés pour la fixation des facteurs de transcription.

Compléments

• Le cliché 51 de Rosalind Franklin, obtenu par diffraction des rayons X en 1952, présente une forme en X caractéristique d’une structure hélicoïdale et a permis d’estimer le diamètre de l’ADN à 2 nm. - R. Franklin

• Les sillons majeur et mineur de l’ADN exposent des atomes différents selon les paires de bases, ce qui permet des interactions avec des composants extérieurs aux acides nucléiques.

💡 Astuce mémo

Imaginez les brins comme deux rubans, reliés par les bases et empilés au centre de l’hélice.

📖 6. Conformations de l’ADN et structures ARN

🔑 Notions clés & Définitions

• Structure tige-boucle : Une structure d’ARN formée lorsque deux régions de la même molécule contenant des séquences répétées inversées complémentaires s’apparient localement en double hélice.

★ À maîtriser

📌 L’ADN-B est la forme canonique, hydratée et physiologiquement dominante de l’ADN.

• Les ARN de transfert apportent les acides aminés au ribosome pour l’assemblage des protéines à partir de l’information génétique contenue dans l’ARN messager.

Compléments

📌 L’ADN-A est une forme compacte à hélice droite, comptant 11 paires de bases par tour, associée aux formes déshydratées ou aux duplexes ARN-ADN ; ses grands sillons sont étroits et profonds, donc difficilement accessibles, tandis que ses petits sillons sont larges et peu profonds.

📌 L’ADN-Z est une forme en zigzag à hélice gauche, riche en GC et comptant 12 paires de bases par tour ; son grand sillon est aplati et peu marqué, tandis que son petit sillon est étroit et profond.

• L’ADN-Z, présent à proximité des promoteurs, stimule la transcription et peut coexister avec l’ADN-B sur une même molécule d’ADN. - Ha et al., 2005

💡 Astuce mémo

ADN-B : forme canonique droite ; ADN-Z : forme gauche en zigzag.

📊 Tableaux de synthèse

Formes de l’ADN