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Qu’est-ce que le code de l’ADN ?
Le code de l’ADN est vraiment le « langage de la vie ». Il contient les instructions permettant de fabriquer un être vivant. Le code ADN est constitué d’un alphabet simple composé de seulement quatre « lettres » et de 64 « mots » de trois lettres appelés codons. Il peut être difficile de croire que la plupart de la merveilleuse diversité de la vie est basée sur un « langage » plus simple que l’anglais – mais c’est vrai.
Ce code n’est pas littéralement composé de lettres et de mots. Au lieu de cela, les quatre lettres représentent quatre molécules individuelles appelées nucléotides : thymine (T), adénine (A), cytosine (C) et guanine (G). L’ordre ou la séquence de ces bases crée un code génétique unique.
Ces « mots » codons du code génétique ont chacun trois nucléotides de long-et il y en a 64. Si vous faites le calcul, c’est autant de mots de combinaisons à trois lettres que vous pouvez obtenir avec seulement quatre lettres. ATG et CCC sont deux exemples de codons.
De même qu’il y a plus dans les langues humaines comme l’anglais que des lettres et des mots, comme la ponctuation, les virgules, etc, il en va de même pour le code génétique. Par exemple, au lieu de mettre une majuscule au début d’une phrase, le code génétique signale presque toujours le début de nouvelles instructions avec ATG, l’un de ces codons à trois lettres.
Et au lieu de points, les gènes se terminent par l’un des trois codons différents : TAG, TAA, ou TGA. Il y a d’autres parties de l’ADN qui ne sont pas des codons qui peuvent agir comme une sorte de ponctuation ou de signaux qui, par exemple, indiquent quand, où et avec quelle force un gène doit être lu.
Comment l’ADN code-t-il l’information ?
L’une des principales façons dont l’ADN code l’information à l’intérieur des cellules est par les gènes. L’être humain possède environ 20 000 gènes. Chaque gène contient les instructions pour fabriquer une protéine spécifique, et chaque protéine fait un travail spécifique dans la cellule.
Par exemple, le gène de la lactase contient les instructions pour fabriquer la protéine lactase. La protéine lactase décompose le lactose, un sucre présent dans le lait. Les personnes dont le gène de la lactase est désactivé sont intolérantes au lactose.
Les instructions pour fabriquer ces protéines sont codées dans les codons de trois nucléotides dont nous avons parlé précédemment. Mais tout comme un ensemble d’instructions qui doit être lu pour obtenir quelque chose de construit, les instructions codées dans l’ADN doivent également être lues.
Par exemple, l’ADN avec le code pour fabriquer la protéine lactase ne sera pas capable de décomposer le sucre lactose. Au lieu de cela, pour digérer le lactose, une cellule doit d’abord lire le gène, puis fabriquer la protéine lactase.
La première étape de la lecture d’un gène consiste à transférer l’information de l’ADN à l’ARN messager (ARNm) à l’aide d’une protéine appelée ARN polymérase (chez l’homme, la polymérase qui lit les gènes comme la lactase est l’ARN polymérase II). Ce processus est appelé transcription.
L’ARNm se dirige ensuite vers une machine à fabriquer des protéines dans la cellule appelée ribosome. C’est là que l’ARNm est traduit en la protéine spécifique pour laquelle il a les instructions. L’ARNm de la lactase est traduit en la protéine lactase au niveau du ribosome.
Que codent les codons ?
Un codon est une séquence de trois nucléotides sur un brin d’ADN ou d’ARN. Chaque codon est comme un mot de trois lettres, et l’ensemble de ces codons constitue les instructions de l’ADN (ou de l’ARN). Comme il n’y a que quatre nucléotides dans l’ADN et l’ARN, il n’y a que 64 codons possibles.
Sur les 64 codons, 61 codent pour des acides aminés, qui sont les éléments constitutifs des protéines. Les protéines sont fabriquées en attachant une série d’acides aminés ensemble. Chaque protéine est différente en raison de l’ordre et du nombre d’acides aminés qu’elle contient. Ainsi, le code de l’ADN n’est en fait que les instructions permettant d’enchaîner le bon nombre et le bon type d’acides aminés dans le bon ordre.
Les trois codons qui ne codent pas pour les acides aminés sont appelés codons stop. Pensez à eux comme à des points à la fin d’une phrase. Ils servent de signal d’arrêt qui indique au ribosome qu’il est arrivé à la fin des instructions de la protéine et qu’il doit cesser d’ajouter des acides aminés. Dans l’ARN, la base nucléotidique thymine (T) est remplacée par la base nucléotidique uracile (U). Les trois codons d’arrêt dans l’ARNm sont UAG, UAA et UGA.
Bien que 61 codons codent pour les acides aminés, les humains n’ont que 20 acides aminés, il y a donc plus de codons que nécessaire. C’est ce qu’on appelle la redondance. Un acide aminé peut avoir plus d’un codon qui le code. Par exemple, UUU et UUC codent tous deux pour l’acide aminé phénylalanine (Phe).
La redondance permet de réduire l’impact des modifications de l’ADN. Pour qu’une protéine fonctionne de manière optimale, elle doit avoir le bon acide aminé au bon endroit. Toute modification dans un gène qui change un acide aminé en un autre peut entraîner l’arrêt du fonctionnement d’une protéine.
Si cela peut ne pas être un gros problème pour le gène de la lactase (il suffit de prendre du Lactaid quand on boit du lait), pour d’autres gènes, les effets peuvent être plus graves. La drépanocytose est un cas où un seul changement d’acide aminé dans le gène de la bêta-globine entraîne la maladie.
La redondance rend les mutations moins susceptibles d’entraîner des changements d’acides aminés et donc une éventuelle maladie, car certains changements dans l’ADN, appelés mutations silencieuses, aboutiront au même acide aminé. Si un C remplace le dernier U dans UCU pour former UCC, par exemple, le codon produira toujours le même acide aminé : la sérine (Ser). Le fait d’avoir plus d’un codon par acide aminé peut empêcher la création d’une protéine non fonctionnelle.
Combien de codons possibles existent-ils ?
La plupart des organismes, comme les humains, ont des codes génétiques similaires avec 64 codons qui fonctionnent de la même façon. En fait, on lui donne même le nom de « code génétique universel ». Un exemple serait ACG codant pour l’acide aminé thréonine (Thr) chez les humains, les chats et les plantes.
Cependant, des recherches récentes montrent que certaines bactéries ont des codons qui codent différemment. Par exemple, le codon stop UGA peut coder pour l’acide aminé glycine (Gly) chez certaines bactéries. De même, le codon stop UGA peut coder pour le tryptophane dans les mitochondries de certains organismes.
De quoi l’ADN fournit-il le code ?
Seulement environ deux pour cent de l’ADN à l’intérieur de vos cellules code réellement pour les protéines. Le reste est même parfois appelé ADN poubelle – mais les scientifiques ont peut-être été un peu vite en besogne en l’appelant ainsi. Cet ADN non codant a de nombreuses fonctions différentes dans la cellule, comme la régulation des gènes. L’ADN non codant peut aider à activer et désactiver les gènes, à fournir un endroit où les protéines peuvent se fixer pour faire leur travail, etc. L’étude de l’ADN non codant est un domaine de recherche actif à l’heure actuelle.