LA BIOLOGIE MOLÉCULAIRE (Sciences et Techniques)

« ADN) et l'acide ribonucléique (ou ARN). Curieusement, ce fut un bactériologiste, Oswald T.

Avery (1877-1955), et non un biochimiste, qui mena en 1944les expériences les plus significatives.

Ses recherches (voir aussi ADN et le matériel génétique) tentaient defaire comprendre la raison pour laquelle certains pneumocoques, des Bactéries responsables de la pneumonie,avaient une capsule externe et d'autres non.

Une première expérience montra qu'un extrait de Bactériespourvues de capsules, ajouté à une culture de pneumocoques qui en étaient dépourvus, conduisait ces derniersà synthétiser cette enveloppe.

La deuxième expérience décisive montra que la substance responsable de la« métamorphose » était un acide nucléique.

Étant donné que la capsule était formée d'une protéine, le sens del'expérience était clair : l'acide nucléique guidait la production de la protéine (gènes et protéines). La conclusion à laquelle était parvenu Avery fut confirmée plusieurs fois au cours des années suivantes.Toutefois, des questions telles que « comment et de quelle façon est-il possible que des molécules aussi petitesque les acides nucléiques jouent un rôle aussi important ? » restèrent sans réponse.

Quand l'étude de cesmolécules fut plus avancée, on découvrit que les acides nucléiques étaient en réalité des macromolécules, degrandes dimensions.

Mais il fallait encore en définir la structure. En 1945, le physicien Erwin Schrödinger (1887-1961) avait suggéré que la molécule du gène était un cristalapériodique.

Seul un cristal de ce genre peut maintenir une forme rigide et servir de modèle à d'autres cristauxet, en même temps, avoir une structure non régulière, nécessaire pour servir de soutien à la variabilité dumatériel héréditaire.

De cette façon, Schrödinger présentait en termes physiques un problème fondamental de labiologie.

Plusieurs physiciens, à cette époque, commencèrent à s'occuper de problèmes biologiques, enappliquant aux sciences de la vie leur méthode d'étude des objets complexes, consistant à les simplifier et àutiliser autant que possible une formalisation abstraite.

De cette façon, la physique apporta une contributionfondamentale à la naissance de la biologie moléculaire. LA DÉCOUVERTE DE LA DOUBLE HÉLICE Le problème central que l'on devait résoudre pour comprendre la structure de l'ADN consistait à faire cohabiterdans une structure unique deux qualités apparemment opposées : la permanence et la variabilité.

Dans lesannées 40, plusieurs hypothèses avaient été avancées sur la façon dont les chaînes polypeptidiques desprotéines sont disposées dans l'espace.

L'une des techniques les plus utilisées était la cristallographie à rayonsX, une méthode qui permettait d'enregistrer sur une plaque photographique l'image produite par un faisceau derayons X envoyé sur un cristal et diffracté par celui-ci, et qui permettait d'en reconstruire la structure comme unesorte d'« ombre chinoise ».

Cette technique avait amené John C.

Kendrew (1917) et Max F.

Perutz (1914) dulaboratoire Cavendish de Cambridge à reproduire la structure de deux protéines semblables, l'hémoglobine et lamyoglobine.

Le résultat se révéla particulièrement significatif, puisqu'il démontra que la connaissance de lastructure à trois dimensions de ces protéines pouvait expliquer leur fonction, et encouragea ceux qui essayaientde résoudre des problèmes analogues concernant les acides nucléiques.

Parmi ceux-ci, il y avait à Londres ungroupe composé de Maurice H.

Wilkins (1916) et de Rosalind Franklin. En 1951, le Californien Linus C.

Pauling (1901-1994) parvint à proposer un modèle d'ADN dans lequel troisspirales polynucléotidiques sont enroulées l'une dans l'autre, et l'année suivante Rosalind Franklin en déduisitque la molécule devait ressembler à un escalier en colimaçon, à une spirale ayant des groupes phosphoriquessitués à l'extérieur de façon à pouvoir lier entre elles les différentes unités (nucléotides).

Il s'agit là d'un modèletrès semblable à celui de la double hélice proposé en 1953 par Watson et Crick, qui s'inspirèrent probablementdu chercheur anglais Rosalind Franklin. Watson et Crick avaient compris que la stabilité de la structure et le mécanisme de réplication pouvaient êtreexpliqués par la complémentarité entre les bases puriques (adénine et guanine) et pyrimidiques (thymine etcytosine) de l'ADN.

Ces bases, situées l'une en face de l'autre à l'intérieur de la double spirale, pouvaient formerentre elles des liaisons spécifiques selon une loi de complémentarité : adénine-thymine ; guanine-cytosine.

Decette façon, les chaînes polynucléotidiques étaient maintenues appariées, enroulées l'une autour de l'autre, dansune double hélice.

La structure proposée par Watson et Crick fut immédiatement acceptée, et, en 1962, leur. »