Syst`emes ´etudi´es

1.2.1 La mol´ecule d’ADN, base ADN, base ARN

Comme je l’ai dit pr´ec´edemment l’ADN est le site sensible des rayonnements ionisants.

Cette mol´ecule pr´esente chez tous les ˆetres est le support de l’information g´en´etique qu’on

retrouve chez les procaryotes et les eucaryotes. Chez les procaryotes, l’ADN est libre dans

le cytoplasme des cellules, alors que pour les eucaryotes, il est plac´e dans le noyau de

chaque cellule de l’organisme. Chez ces derniers, la mol´ecule d’ADN, qui peut atteindre

1.60 m lorsqu’elle est d´epli´ee, est comprim´ee sous forme de chromosomes pour que la

mol´ecule puisse ˆetre contenue dans un noyau de quelques µm de diam`etre (voir figure

1.10).

Figure 1.10 –Repr´esentation des diff´erents niveaux d’enroulement de l’ADN dans une

cellule eucaryote.

La structure de l’ADN a ´et´e mise en ´evidence en 1953 par Francis Crick et James Watson

[13]. L’ADN est une double h´elice compos´ee de 2 brins compl´ementaires. Chaque brin est

compos´e d’une succession de nucl´eotides. Un nucl´eotide poss`ede trois parties : un sucre

pentose, une base azot´ee et un groupement phosphate. Il y a 4 bases azot´ees diff´erentes : A

(ad´enine), T (thymine), G (guanine) et C (cytosine). Le nucl´eotide T ne peut se lier qu’au

nucl´eotide A, et le nucl´eotide G qu’au nucl´eotide C. Cela explique la compl´ementarit´e

d’un brin par rapport `a l’autre. Le sucre pentose est li´e `a la fois au groupe phosphate

par une liaison ester, et `a la base azot´ee par une liaison N-glycosidique. Les 2 brins de

l’ADN sont li´es par des liaisons hydrog`enes entre les bases puriques (ad´enine et guanine)

et pyrimidiques (thymine et cytosine), comme on peut le voir sur figure 1.11. Deux bases

azot´ees li´ees par une liaison hydrog`ene formant une paire est dite de Watson-Crick.

Figure 1.11 –Structure de la mol´ecule d’ADN.

L’ordre dans lequel se succ`edent les nucl´eotides dans un brin constitue la s´equence de ce

brin. C’est cette s´equence qui porte l’information g´en´etique. L’ADN a deux fonctions : la

transmission de l’information g´en´etique et la synth`ese des prot´eines.

La transmission de l’information g´en´etique est assur´ee par l’´etape de ”r´eplication”.

La mol´ecule d’ADN s’ouvre, comme une fermeture `a glissi`ere. Chaque brin est

par-couru par une enzyme sp´ecifique, l’ADN polym´erase. Elle permet de synth´etiser un

nouveau brin, compl´ementaire du premier. Ainsi, une mol´ecule d’ADN m`ere est

trans-form´ee en deux nouvelles mol´ecules filles, ayant la mˆeme s´equence de nucl´eotides. Ce

cytoplasme pour les organismes procaryotes. La synth`ese d’une prot´eine se d´eroule en

deux ´etapes. Tout d’abord, la s´equence d’ADN codant le g`ene (un g`ene est une portion

de l’ADN) associ´e `a la prot´eine est transcrite en ARN messager. Par la suite, l’ARN

messager est transcrit en prot´eine. D’un point de vue structural, l’ARN a des similitudes

avec l’ADN. L’ARN contient cependant des r´esidus de ribose l`a o`u l’ADN contient du

d´esoxyribose, et la thymine de l’ADN est remplac´ee par l’uracile (figure 1.12).

Uracilel

Figure 1.12 –Structure de la mol´ecule d’ARN et des bases de l’ARN. L’ARN est form´e

d’un brin, contrairement `a l’ADN. On dit qu’il est mono-cat´enaire.

1.2.2 Acides amin´es, peptides et prot´eines

Le but de nos ´etudes est d’obtenir des informations sur les m´ecanismes des dommages

radio-induits, `a l’´echelle mol´eculaire. Il est donc indispensable d’irradier la mol´ecule

d’ADN avec son environnement, afin d’obtenir des donn´ees pertinentes d’un point de

vue biologique. Cet environnement est repr´esent´e en grande partie par de l’eau (l’eau est

le constituant majoritaire de l’organisme vivant (80 %)), mais d’autres mol´ecules sont

pr´esentes, comme les prot´eines, dont les constituants de base sont les acides amin´es.

Les acides amin´es sont des mol´ecules organiques qui poss`edent un groupement amine

(-NH2), un groupement carboxylique (-COOH) et une chaˆıne lat´erale (figure 1.13). On

d´enombre 20 acides amin´es communs `a l’ensemble des esp`eces, qui diff´erent par leur

chaˆıne lat´erale. Ils sont pr´esent´es sur la figure 1.14. On d´esigne les acides amin´es par un

code, compos´e d’une lettre ou de trois lettres, d´efini par l’IUPAC (International Union of

Pure and Applied Chemistry).

Il existe plusieurs sortes d’acides amin´es, qui se diff´erencient par le nombre d’atomes de

carbone entre la fonction amine et la fonction carboxylique. On appelle les acides amin´es

comportant un seul atome de carbone entre ces deux fonctions les acides α-amin´es (ce

sont les constituants des prot´eines). S’il y a deux atomes de carbone, on parle d’acides

β-amin´es, et pour trois atomes de carbone d’acides γ-amin´es. Chaque atome de carbone

comporte sa chaˆıne lat´erale.

Dans une prot´eine, les acides amin´es sont li´es entre eux de mani`ere covalente entre

une fonction amine et un groupement carboxylique, avec la perte d’une mol´ecule d’eau.

On parle de liaison peptidique (voir figure 1.15). L’enchaˆınement des acides amin´es forme

la structure primaire de la prot´eine. L’acide amin´e qui perd la mol´ecule d’eau, lorsqu’il se

lie `a un autre acide amin´e, est appel´e r´esidu.

Figure 1.13 –Structure d’un acide amin´e

constituants de base d’une prot´eine.

Figure 1.14 –Repr´esentation de 20 acides amin´es, ainsi que leur abr´eviation et leur

masse en unit´e de masse atomique (1Da = 1u.m.a_≃1.660537781(82) x10

−27

Figure 1.15 –Repr´esentation de la formation de la liaison peptidique. La formation de

cette liaison produit une mol´ecule d’eau, en solution.

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