BOOST SVT - ADN, CHROMOSOME, LOCUS, GÈNE, ALLÈLE

ADN, chromosome, locus, gène, allèle : l’objectif est d’identifier ces cinq termes au niveau de la cellule et à différentes échelles d’observation.

I. ADN

On part d’une cellule avec un noyau qui est un organite cytoplasmique. On peut colorer ce noyau avec différents colorants pour l’observer au microscope optique. Quand cette cellule ne se divise pas, on constate dans le cytoplasme cet organite nucléaire : une tache colorée. Dans l’espèce humaine, il s'agit du noyau qui délimite au centre, deux mètres d’ADN. Quand cette cellule se divise, ces deux mètres d’ADN sont contenus dans le noyau. Deux mètres d’ADN arrivent à être contenus dans une cellule de 30 µm avec un noyau d’environ 10 µm. Cette molécule d’ADN est hyper-compactée, hyper-structurée.

II. Chromosome

Au moment de la division cellulaire, cet ADN prend une forme un peu particulière de chromosome, en forme de « X ». Ce chromosome est en fait de l’ADN hyper-compacté.

Pour avoir un ordre de grandeur : on a deux mètres d’ADN et un chromosome que l'on peut voir en microscopie optique et qui fait en moyenne 5 µm. Si on calcule un degré de compaction, on compacte environ 10 000 fois l’ADN (10⁴). Par exemple : si on compacte l'ADN d'un humain de plus d’1m70, on le voit tout juste au microscope optique. Essayons d'identifier cette hyper-compaction.

On a la forme en « X » du chromosome. Si on débobine le fil d’ADN, on peut voir son ultra-structure grâce à un logiciel de modélisation. Cette molécule d’ADN est composée de deux brins enroulés. On parle de structure en double hélice. Ces deux brins sont complémentaires.

Qu’est-ce que la complémentarité ?

Si on continue de zoomer sur la molécule d’ADN, on voit qu’il est composé d’un groupement phosphate, d’un sucre (le désoxyribose, d’où le terme « désoxyribonucléique ») et de bases azotées.

Il existe quatre bases azotées : A pour Adénine, T pour Thymine, C pour Cytosine et G pour Guanine.

L’Adénine est complémentaire de la Thymine (schématisé sur le schéma). Sur le brin d’ADN, quand on a un A nécessairement en face on a un T. De même, la Guanine est complémentaire de la Cytosine. Donc si sur un brin, on a un G, alors on a en face un C.

La réciproque est vraie : si sur un brin on a de la Cytosine, par complémentarité des bases, on a en face de la Guanine. Ces bases azotées donnent leur nom aux nucléotides.

Un nucléotide = une base + un désoxyribose + un groupement phosphate.

L’ensemble forme cette double hélice qu’est la molécule d’ADN. Une molécule d’ADN c’est une chromatide d’un chromosome. Un chromosome présente deux chromatides. Les deux chromatides dites sœurs sont rigoureusement identiques.

III. Locus, gène et allèle

On arrive à la notion de gène. Sur un chromosome, et plus précisément sur une chromatide, il y a un lieu qui s’appelle un locus. Si on débobine le fil, cet endroit correspond à une séquence ordonnée de nucléotides. L’ordre des lettres a un sens. Cela code pour une protéine qui a une fonction donnée.

Ainsi, sur une chromatide, on a une succession de lettres. Cette succession de lettres est ce qu’on appelle un gène. Cela peut être 500 nucléotides consécutifs. Un gène peut avoir plusieurs versions.

Par exemple, on a la version ATTGCG (le brin complémentaire étant TAACGC). Si on change un nucléotide par un autre, c’est presque la même information mais à un nucléotide près. C’est ce qu’on appelle une autre version du gène : on parle d’allèle.

Ce qui est compliqué, c’est que le gène est aussi ici un allèle. Par exemple, on a la version du gène A₂ et sa chromatide sœur est forcément aussi avec l’allèle A₂. Mais sur un autre chromosome, on pourrait avoir l’allèle A₁.

Résumé

L’ADN (Acide DésoxyriboNucléique) est la double hélice. Il y a des degrés de compactions différents pour cette double hélice : totalement décompactée ou compactée pendant la phase de division cellulaire. Le chromosome est de l’ADN hyper-compacté. Le locus est le lieu occupé par une information donnée qui est le gène. L’allèle est la version que peut prendre ce gène, par exemple, en changeant un nucléotide par un autre.