L'ADN, ou acide désoxyribonucléique, est le matériel génétique universel qui stocke et transmet les informations héréditaires essentielles à la vie. C'est le modèle de chaque protéine produite par votre corps et le fondement de toute diversité biologique.
L'ADN est un long polymère de nucléotides. Chaque nucléotide contient un sucre à cinq carbones (désoxyribose), un groupe phosphate et une base azotée. Les quatre bases — adénine (A), cytosine (C), guanine (G) et thymine (T) — sont divisées en purines (A, G) à deux anneaux et en pyrimidines (C, T) à un anneau.
Dans la nature, l’ADN existe sous la forme de deux brins complémentaires qui s’associent via des liaisons hydrogène pour former la double hélice classique. Les deux brins de l'hélice sont antiparallèles, ce qui signifie qu'un brin s'étend sur 5' → 3' tandis que l'autre s'étend sur 3' → 5'.
L'adénine s'associe exclusivement à la thymine (A – T) et la cytosine s'associe exclusivement à la guanine (C – G). Cet appariement un-à-un garantit que si la séquence d'un brin est connue, la séquence complémentaire peut être déduite.
Chez les procaryotes, l’ADN est libre dans le cytoplasme; chez les eucaryotes, il réside dans le noyau, organisé en 46 chromosomes (23 de chaque parent). Les chromosomes sont visibles au microscope et sont numérotés de 1 à 22, plus les chromosomes sexuels X et Y. Les chromosomes correspondants de chaque parent sont homologues.
Les mitochondries et les chloroplastes contiennent leur propre ADN, reflétant leur ascendance bactérienne. L'ADN mitochondrial (ADNmt) est hérité exclusivement de la mère, car il est conditionné dans l'ovule.
Avant la division cellulaire, chaque molécule d'ADN est répliquée de manière semi-conservatrice :la double hélice se déroule et chaque brin sert de matrice à un nouveau brin complémentaire. Le résultat est deux molécules d'ADN identiques, chacune contenant un brin original et un brin nouvellement synthétisé.
Les gènes sont composés d'exons (séquences codantes) et d'introns (séquences non codantes). Lors de la transcription, un brin d'ARN messager (ARNm) est synthétisé à partir de la matrice d'ADN, remplaçant la thymine par l'uracile.
Avant la traduction, le pré-ARNm subit un épissage :les introns sont retirés et les exons sont joints pour produire un ARNm mature et codant qui peut être traduit en protéine.
La transcription a lieu dans le noyau, où l'ARN polymérase se lie à une région promotrice et synthétise un brin d'ARN complémentaire. L'ARNm mature quitte le noyau et se lie à un ribosome, où la traduction convertit la séquence nucléotidique en une chaîne polypeptidique.
Le modèle emblématique à double hélice a été proposé par James Watson et Francis Crick en 1953, en s'appuyant sur les données clés d'Erwin Chargaff (rapports de paires de bases), de Rosalind Franklin (images de diffraction des rayons X) et de nombreux autres chercheurs. Leur synthèse des preuves expérimentales et de la modélisation théorique a mis en lumière la structure qui sous-tend l'hérédité.
Comprendre la structure et la fonction de l'ADN reste la pierre angulaire de la génétique, de la biotechnologie et de la médecine.