L'ADN est avant tout une information. L'ADN contient, inscrit dans sa structure même, toutes les informations nécessaires à la cellule pour synthétiser les milliers de protéines différentes qui sont nécessaire à sa survie. C'est, en quelque sorte, l'équivalent du disque dur de votre ordinateur. Un disque dur sur lequel on retrouverait des recettes de protéines.

Mais comment une molécule peut-elle constituer une information? Comment cette molécule peut-elle indiquer à la cellule comment synthétiser du lysozyme ou de l'hémoglobine?

Prenons, comme exemple, l'information nécessaire pour synthétiser du lysozyme. On pourrait écrire cette information en représentant chacun des 130 acides aminés de la chaîne par trois lettres de l'alphabet latin. On obtiendrait ceci:

Les trois caractères LYS, par exemple, codent pour l'acide aminé lysine; les caractères VAL codent pour la valine, etc.

Cependant, ce code serait inutilisable pour la cellule. On voit difficilement comment on pourrait entrer cette recette faite d'un alphabet latin dans la cellule et comment on pourrait lui apprendre à l'utiliser (à décoder la recette) pour fabriquer du lysozyme.

Pourtant cette recette du lysozyme est bien présente dans chacune de vos cellules. Comme nous le verrons, elle n'est pas écrite avec des lettres de l'alphabet, mais avec des molécules, plus précisément des nucléotides. Les nucléotides forment un code que la cellule peut lire et reproduire.

Supposons que vous voulez écrire un message secret en utilisant des billes de couleur que vous enfilez sur un fil. Vous devez donc faire correspondre des billes à des lettres de l'alphabet. Supposons aussi que vous disposez de seulement quatre couleurs de billes: rouge, jaune, vert et bleu.

On pourrait, par exemple, former un code où chaque bille correspondrait à une lettre de l'alphabet. La jaune, par exemple, pourrait correspondre à la lettre A, la verte à la lettre B, la bleue à la lettre C et la rouge à la lettre D. Vous voyez immédiatement le problème. Notre code ne permettrait que de désigner 4 lettres sur les 26 de l'alphabet. On pourrait écrire BABA (vert-jaune-vert-jaune) ou BAC (vert-jaune-bleu), mais pas BIOLOGIE.

Regroupons les billes deux par deux. Par exemple: bleu-rouge correspondrait à "A", jaune-vert à "B", bleu-bleu à "C" et ainsi de suite.
"BABA" s’écrirait alors:

C'est déjà mieux, on a maintenant 16 combinaisons possibles ( 4² ). Malheureusement, ce n'est pas assez puisque l'alphabet comporte 26 lettres.

Regroupons alors les billes par trois. Par exemple, décidons que les trois billes jaune-bleu-rouge représentent la lettre A, bleu-jaune-vert la lettre B, jaune-rouge-rouge la lettre C et ainsi de suite jusqu'à Z. Avec des combinaisons de trois billes, on peut former 64 combinaisons différentes ( 4³ ), c’est plus que ce qui est nécessaire pour coder 26 lettres. On pourrait ainsi rédiger un message en enfilant des billes de couleur sur un fil.

« BABA » s’écrirait en enfilant dans l’ordre, les billes:

Quiconque connaît le code utilisé pourrait lire le message en regardant la succession des billes de couleur formant le chapelet. La séquence des billes constitue un message codé. Sauriez-vous, avec ce code, écrire « BAC »?

Plutôt qu’utiliser des billes, utilisons quelque chose de beaucoup, beaucoup plus petit, des nucléotides. Il y a quatre sortes de nucléotides, A, T, C et G. Lions ces nucléotides les uns aux autres comme les billes de couleur de l'exemple précédent. On pourrait imaginer un code où chaque groupe de trois nucléotides correspondrait non pas à une lettre de l’alphabet (la cellule n’a que faire de l’alphabet romain) mais à un des 20 acides aminés formant les protéines. On pourrait ainsi former des messages correspondant à la recette d’une protéine.

La protéine formée des cinq acides aminés Phé-Arg-Leu-Phé-Leu pourrait être représentée (codée) par la chaîne formée des nucléotides:

On aurait ainsi une molécule (un polymère de nucléotides) qui représenterait, sous forme codée, la recette d’une protéine. On pourrait aussi mettre « bout à bout », des milliers de recettes différentes. Eh bien, l'ADN d'un chromosome, c’est exactement ça!

Imaginez chaque chromosome comme une longue, une très longue succession de nucléotides, un chapelet pouvant avoir une centaine de millions de perles. Chaque groupe successif de trois nucléotides désigne un acide aminé selon un code préétabli connu par les cellules et chaque recette de protéine constitue un gène.

C'est au début des années 60 qu'on a réussi à trouver le code (nous verrons plus loin comment) :

Le code génétique

Voyez, par exemple, la séquence de nucléotides codant pour les acides aminés de la calmoduline, une enzyme intervenant dans la régulation de l'activité de plusieurs enzymes.

Bien sûr, l'ADN est constitué de deux chaînes complémentaires. L'information n'est portée que par une des deux chaînes, parfois l'une, parfois l'autre. La chaîne complémentaire au message est là pour stabiliser la molécule et lui permettre de se reproduire (réplication).

Le segment d'ADN correspondant à la recette d'une protéine est appelé gène. Le segment d'ADN ci-dessous correspond donc au gène de la protéine PHE-ARG-LEU-PHE-LEU

Gène de la protéine PHE-ARG-LEU-PHE-LEU. L'information est portée par le brin du bas (et elle se lit dans la direction 3' - 5' ). Le brin du haut sert à stabiliser la molécule et lui permet de se reproduire.

L'ADN constitue donc une information miniaturisée (le minuscule noyau d'une cellule peut contenir des dizaines de milliers de gènes différents). Et le plus beau de l'histoire, c'est que cette information peut en plus se reproduire !

Combien de nucléotides contiendrait un gène codant pour une protéine de 100 acides aminés?