En février 1953, deux mois avant la publication du célèbre article dans Nature, on raconte que Francis Crick aurait fait irruption dans le pub The Eagle à Cambridge en annonçant qu'il avait, avec James Watson, découvert rien de moins que le secret de la vie.

En quoi la structure de l'ADN révèle-t-elle le secret de la vie? En biologie, la fonction est souvent liée à la structure et c'est vrai plus que jamais pour l'ADN. C'est la découverte de la structure de l'ADN qui allait permettre, dans les années suivantes, de comprendre les bases moléculaires de l'hérédité.

L'ADN constitue le matériel génétique de la cellule et le matériel génétique d'un être vivant doit :

1. Détenir l'information génétique propre à son espèce
   Comme nous le verrons, l'ordre d'enchaînement des nucléotides constitue un message, une information permettant à la cellule d'assembler dans le bon ordre les acides aminés de ses protéines. Et c'est la sorte de protéine que fabrique un être vivant qui détermine ses caractéristiques physiques.
2. Pouvoir se reproduire avec le moins d'erreurs possibles
   À chaque fois qu'une cellule se divise en deux cellules, l'information doit être reproduite intégralement de façon à ce que chacune des deux cellules obtenues détienne l'ensemble de l'information qui était dans la cellule de départ.
3. Pouvoir se modifier (mais pas trop)
   L'ADN n'est pas une molécule d'une stabilité à toute épreuve. Des modifications accidentelles peuvent modifier le message. Un nucléotide, par exemple, peut être remplacé par un autre ce qui modifie le message. Ce sont ces modifications qui permettent l'évolution. Sans elles, l'évolution ne serait pas possible.
4. Pouvoir être traduit en caractéristiques physiques
   Le message contenu dans l'ADN doit pouvoir être "lu" par la cellule. Ce n'est pas tout de détenir de l'information, mais encore, cette information doit pouvoir être utilisée, elle doit pouvoir être traduite en quelque chose de concret, en protéines dans le cas de l'ADN.

Comme vous le verrez plus loin, chacune de ces propriétés fondamentales de la vie découle de la structure de l'ADN. La découverte de la structure de l'ADN a permis de comprendre sous quelle forme est l'information dans la cellule, comment cette information peut se reproduire, comment elle peut se modifier permettant ainsi l'évolution et comment elle peut être traduite en caractéristiques physiques transmissibles à travers les générations. C'était bien le secret de la vie qu'avaient découvert Crick et Watson!

Sur la photo ci-contre, on peut voir une Escherichia coli qu'on a fait éclater par un choc osmotique. L'ADN de la bactérie s'est répandu autour. Le fil jaune que vous voyez correspond à une seule molécule d'ADN en forme de boucle. Notez l'échelle: une portion d'ADN d'environ la moitié de la longueur de la cellule correspond à environ 5000 paires de bases. La molécule d'ADN a donc une forme très différente de celle qu'on associe généralement à une molécule. Elle ressemble à un long fil à pêche qu'on aurait déroulé de sa bobine.

Dans la cellule eucaryote, presque tout l'ADN est contenu dans le noyau (on en trouve aussi un peu dans les mitochondries et les chloroplastes).

On peut voir, surtout sur la photo de droite, la double hélice de Crick et Watson. Elle apparaît comme un mince fil. La photo de gauche est agrandie 50 000 fois et celle de droite 150 000 fois.

L'image ci-contre montre une partie d'un chromosome humain qui a été soumis à un traitement aux enzymes qui a digéré les histones associés à l'ADN. Le ruban d'ADN s'est alors déroulé autour du squelette de protéines.
L'image de droite est un agrandissement du rectangle rouge de l'image de gauche. Les structures noires plus foncées au centre de l'image de gauche correspondent à ce qui reste des histones après l'action des enzymes.

Toute l'information nécessaire pour fabriquer un humain est contenue dans 23 chromosomes. Mis bout à bout, ces 23 chromosomes formeraient un fil de plus d'un mètre de long. Ces 23 molécules d'ADN sont formées d'environ 3 milliards de paires de bases. L'ensemble de ces informations forme ce qu'on appelle le génome humain.

Chez la plupart des pluricellulaires, le noyau de chacune des cellules contient deux exemplaires de chaque chromosome (un hérité du père et un hérité de la mère).