Nous sommes au début des années 50 et on ne sait presque rien sur l'ADN. Comment cette molécule peut-elle se reproduire? Comment peut-elle dicter à la cellule comment synthétiser des protéines? On n'en sait rien, mais on se doute que si on découvre comment est faite la molécule, quelle est sa structure exacte, on pourra alors répondre à ces questions. Une course s'engage alors entre différentes équipes à travers le monde. La première équipe qui parviendra à mettre en évidence la structure de l'ADN est assurée d'un prix Nobel. C'est l'Anglais Francis Crick et l'Américain James Watson qui remporteront cette course au Nobel en publiant, en 1953, dans la revue Nature, un court article qui révolutionnera la biologie.

• Des analyse au microscope électronique avaient permis de déterminer que le diamètre de la molécule d'ADN était d'environ 2 nm (2 nanomètres) soit plus que le double du diamètre d'une simple chaîne de nucléotides.

• Rosalind Franklin (1920 - 1958) et Maurice Wilkins du King's College avaient déterminé (1950) que l'ADN devait avoir une forme régulière hélicoïdale (en forme d'hélice). Franklin et Wilkins s'étaient spécialisés à produire des patrons de diffraction en projetant sur une pellicule photographique un faisceau de rayons X ayant traversé un cristal. Les atomes du cristal forment un réseau qui provoque la diffraction des rayons X. Le patron de diffraction obtenu sur la pellicule photographique fournit des informations sur la structure moléculaire traversée par le faisceau. Le motif en croix qu'ils obtinrent avec de l'ADN (voir la photographie à droite) suggérait une structure en forme d'hélice.

• Erwin Chargaff (1929 - 1992) avait démontré en 1950 que peu importe de quelle espèce on extrait l'ADN, la quantité d'adénine est toujours égale à la quantité de thymine. De même, la quantité de cytosine est toujours égale à la quantité de guanine.
  Le rapport A+T / C+G peut varier d'une espèce à l'autre, mais on a toujours A = T et C = G.

Tout le problème pour les chercheurs était donc de concilier ces faits avec ce qu'on savait alors des nucléotides qui forment l'ADN.

Crick et Watson émirent l'hypothèse qu'il pouvait se former des liaisons hydrogène entre les bases azotées A et T et les bases C et G.

La base azotée adénine peut former deux liaisons hydrogène (illustrées par des pointillés) avec la base thymine.

La base azotée guanine peut former trois liaisons hydrogène avec la base cytosine.

Francis Crick (à gauche) et James Watson à Cambridge au début des années 50. Crick était physicien et Watson biologiste.

Rosalind Franklin

Cliquez sur l'image pour voir le montage utilisé pour obtenir cette image. Voici ce qu'on obtient après avoir projeté sur une pellicule photographique un faisceau de rayons X ayant traversé de l'ADN. Un oeil exercé peut déduire de ce patron de diffraction que la molécule a une forme en hélice.

Erwin Chargaff

DONC, deux chaînes de nucléotides peuvent s'unir l'une à l'autre si leurs bases sont complémentaires, c'est à dire si le A d'une chaîne fait face à un T de l'autre et si le C d'une chaîne fait face au G de l'autre:

CE QUI EST LE CAS POUR L'ADN

Remarquez que les deux chaînes sont anti-parallèles. C'est à dire qu'il y en a une qui est orientée 3' - 5' alors que l'autre, qui lui fait face, est orientée 5' - 3'

Les deux chaînes sont aussi complémentaires. Chaque A d'une chaîne fait face à un T de l'autre chaîne et chaque C fait face à un G.

Du fait des angles particuliers entre les liaisons reliant les nucléotides, la double chaîne de nucléotide prend une forme de double hélice (pensez à un escalier en spirale dont les marches seraient formées des couples A-T et C-G, les liaisons sucre-phosphate formant les rampes).

Explorez la molécule d'ADN avec Jmol
N. B. Vous pouvez déplacer la molécule avec la souris (clic sur l'image et déplacer la souris en maintenant le bouton gauche enfoncé).

Pour mettre en évidence la structure antiparallèle

Voir aussi DNA Structure tutorial

Crick et Watson exposèrent leur modèle dans un très court article (un peu plus d'une page) du numéro du 2 avril 1953 de la prestigieuse revue Nature. Cet article allait devenir un des plus célèbre article scientifique du siècle.

En 1962, on leur décerna (conjointement avec Maurice Wilkins) le prix Nobel de médecine. Rosalind Franklin le méritait tout autant, mais elle était décédée d'un cancer des ovaires en 1958 (le Nobel ne peut être attribué à une personne décédée). Ce cancer avait probablement été causé par les rayons X avec lesquels elle travaillait depuis des années.

Reportage à visionner

Les 50 ans de l'ADN Un reportage de l'émission Découverte à Radio-Canada (27 avril 2003) . Cliquez sur l'icône vidéo au bas de la page.

Regardez attentivement la peau du vélociraptor.