ADN : une double hélice permettant la copie du matériel génétique
La double hélice a marqué la vision de la société sur l’histoire, la médecine et l’art.
Rosalind Franklin, pionnière oubliée de l’ADN
La découverte de la structure de l’ADN : Le 28 février 1953, les scientifiques de l’Université de Cambridge James D. Watson et Francis HC Crick annoncent qu’ils ont déterminé la structure en double hélice de l’ADN, la molécule contenant les gènes humains. Les biologistes moléculaires ont été aidés de manière significative par le travail d’une autre chercheuse en ADN, Rosalind Franklin, bien qu’elle ne soit pas incluse dans l’annonce, et qu’elle n’ait pas non plus partagé le prix Nobel qui a suivi.
Bien que l’ADN – abréviation d’acide désoxyribonucléique – ait été découvert en 1869, son rôle crucial dans la détermination de l’héritage génétique n’a été démontré qu’en 1943. Au début des années 1950, Watson et Crick n’étaient que deux des nombreux scientifiques travaillant à déterminer la structure de l’ADN. Le chimiste californien Linus Pauling a suggéré un modèle incorrect au début de 1953, incitant Watson et Crick à essayer de battre Pauling à son propre jeu.
Le matin du 28 février, ils ont déterminé que la structure de l’ADN était un polymère à double hélice, ou une spirale de deux brins d’ADN, contenant chacun une longue chaîne de nucléotides monomères, enroulés l’un autour de l’autre. Selon leurs découvertes, l’ADN s’est répliqué en se séparant en brins individuels, dont chacun est devenu la matrice d’une nouvelle double hélice. Dans son livre à succès, The Double Helix (1968), Watson a affirmé plus tard que Crick avait annoncé la découverte en entrant dans l’Eagle Pub voisin et en laissant échapper que « nous avions trouvé le secret de la vie ». La vérité n’était pas si éloignée, car Watson et Crick avaient résolu un mystère fondamental de la science – comment il était possible que des instructions génétiques soient contenues à l’intérieur des organismes et transmises de génération en génération.
La solution de Watson et Crick a été officiellement annoncée le 25 avril 1953, après sa publication dans le numéro du mois du magazine Nature. L’article a révolutionné l’étude de la biologie et de la médecine. Parmi les développements qui en ont découlé directement figurent le dépistage prénatal des gènes pathogènes ; aliments génétiquement modifiés ; la capacité d’identifier les restes humains ; la conception rationnelle des traitements pour des maladies telles que le SIDA ; et le test précis des preuves matérielles afin de condamner ou d’exonérer les criminels.
Crick et Watson ont eu plus tard une brouille sur le livre de Watson, qui, selon Crick, déformait leur collaboration et trahissait leur amitié.
Une controverse plus large a surgi sur l’utilisation que Watson et Crick ont faite du travail effectué par une autre chercheuse en ADN, Rosalind Franklin. Son collègue Maurice Wilkins a montré le travail photographique aux rayons X de Watson et Crick Franklin à Watson juste avant que lui et Crick ne fassent leur célèbre découverte. L’imagerie a établi que la molécule d’ADN existait dans une conformation hélicoïdale. Lorsque Crick et Watson ont remporté le prix Nobel en 1962, ils l’ont partagé avec Wilkins. Franklin, décédée en 1958 d’un cancer de l’ovaire et n’était donc pas éligible pour le prix, n’a jamais appris le rôle que ses photos ont joué dans la percée scientifique historique.
On peut présenter une collection d’aperçus qui célèbrent les impacts historiques, scientifiques et culturels d’une structure moléculaire révélatrice.
Peu de molécules captivent comme l’ADN. Il passionne les scientifiques, inspire les artistes et défie la société. C’est, dans tous les sens, une icône moderne. Un moment déterminant pour la recherche sur l’ADN a été la découverte de sa structure. Le 25 avril 1953, dans un article de Nature, les scientifiques ont décrit l’étreinte entrelacée de deux brins d’ADN [acide désoxyribonucléique]. Ce faisant, ils ont jeté les bases de la compréhension des dommages et de la réparation moléculaires, de la réplication et de l’héritage du matériel génétique, ainsi que de la diversité et de l’évolution des espèces.
La large influence de la double hélice se reflète dans cette collection d’articles. Des experts d’un large éventail de disciplines discutent de l’impact de la découverte sur la biologie, la culture et les applications allant de la médecine à la nanotechnologie. Pour aider le lecteur à apprécier pleinement la distance parcourue par la double hélice, nous incluons également l’article historique original de Watson et Crick et les deux articles d’accompagnement de Maurice Wilkins, qui a partagé le prix Nobel avec Watson et Crick en 1962, et par Co- découvreur Rosalind Franklin, et leurs co-auteurs.
Transformer la science
Le rôle de l’ADN
Mais dans le même temps, un livre du savant autrichien Erwin Schrödinger, Qu’est-ce que la vie ? (1944) excite l’imagination des jeunes chercheurs de tous bords en les conduisant sur la piste de l’hérédité.
Parmi eux, James Dewey Watson qui, ses études terminées, entre en 1951 au laboratoire Cavendish de l’Université de Cambridge, spécialisé en cristallographie, et fait équipe avec Francis Crick.
Ensemble, ils simplifient l’hypothèse d’une triple hélice avancée par Pauling et Corey et envisagent une structure à double hélice de l’ADN qui pourrait expliquer son doublement à l’identique lors de la division cellulaire.
Maurice Wilkins et Rosalind Franklin, chercheurs en cristallographie au King’s College de Londres, s’efforcent de pénétrer la structure de l’ADN en analysant la diffraction des rayons X projetés sur la molécule. Ils identifient formellement une structure hélicoïdale en double hélice.
Passant par le King’s College, Watson consulte les clichés que lui présente Wilkins – à l’insu de Rosalind Franklin et contre son avis -.
Ces clichés lui confirment l’existence d’une double hélice (une échelle en vrille), avec une structure de l’ADN conforme aux hypothèses ébauchées par Crick et lui-même.
Les bases azotées de l’ADN (A pour adénine, T pour thymine, G pour guanine, et C pour cytosine) sont empilées au centre et appariées deux à deux (A avec T, G avec C) tout au long des barreaux de l’échelle.
Ces hypothèses peuvent dès lors être publiées… avec une introduction remplie d’humilité : « We wish to suggest a structure for… » (« Nous suggérons une structure… »).
Elles sont suivies dans le même numéro de Nature par les travaux expérimentaux de Wilkins et Franklin. Ils viennent à l’appui des travaux théoriques précédents.
Rosalind Franklin, morte le 16 avril 1958, à 38 ans, d’un cancer de l’ovaire, n’a pu partager leur gloire.
En science, où le travail de toute une vie peut souvent se résumer à quelques moments brillants, les plus grandes controverses portent parfois sur le partage du crédit. La découverte de la double hélice ne fait pas exception. La mort prématurée et le traitement posthume de Rosalind Franklin, dont les images radiographiques de cristaux d’ADN ont révélé des indices révélateurs d’une structure en double hélice, ont propulsé sa représentation en tant qu’icône féministe. Franklin est mieux connu comme un scientifique engagé et exigeant qui ne voyait aucune frontière entre la vie quotidienne et la science.
La plupart des lecteurs de cet article auront grandi avec la double hélice, et pourtant, il est toujours surprenant de constater à quelle vitesse la biologie de l’ADN a progressé en une seule vie. Bruce Alberts examine comment l’appariement élégant des deux brins de la double hélice a révélé le mécanisme de réplication des unités essentielles de l’héritage. Errol Friedberg considère la vulnérabilité de la molécule d’ADN aux dommages et la multitude de façons dont les cellules réparent les dommages. Et ils décrivent comment la molécule d’ADN gargantuesque est empaquetée à l’intérieur des minuscules cellules du corps, et comment une couche supplémentaire d’informations est cryptée dans les protéines intimement associées à l’ADN. Il est peut-être salutaire aussi de reconnaître ce qu’il reste à apprendre sur les états physiologiques dans lesquels l’ADN existe.
La science de l’ADN a généré les outils qui ont engendré la révolution biotechnologique. Il a permis le clonage de gènes individuels, le séquençage de génomes entiers et, avec l’application de l’informatique, a transformé la nature et les interactions des molécules en une science de l’information. Ils examinent comment nous en apprenons encore beaucoup sur les propriétés structurelles et physiques distinctes de la molécule. ADN pourrait développer de nouvelles applications en tant que matériau pour l’ingénierie à l’échelle nanométrique.
Influencer la société
En tant qu’icône visuelle et en tant qu’influence profonde sur notre nature, la molécule d’ADN a imprégné l’imagerie et l’art de notre époque et comme la Joconde de cette ère scientifique. Compte tenu de ce large impact et des révolutions à venir, il est peut-être approprié de laisser le dernier mot à un artiste.
Les scientifiques vont montrer que l’ADN possède une structure hélicoïdale en forme de double hélice. Le physicien britannique Maurice Wilkins leur viendra en aide en mettant au point une technique de diffraction par rayons X qui permettra de visualiser la structure moléculaire de l’ADN et d’autres matériaux biologiques. Au sein de cette double hélice les bases s’apparient par paires : A avec T et C avec G. Ces caractéristiques permettront de comprendre comment se copie et se transmet l’information génétique.
La détermination de cette structure a permis par la suite de comprendre l’ensemble des mécanismes moléculaires de l’expression génétique : réplication de l’ADN, transcription, code génétique, etc.
Rosalind Franklin, génie de la biologie moléculaire a fourni des informations clés sur la structure de l’ADN en capturant la « Photographie 51 » de la forme « B » de l’ADN en 1952 alors qu’elle était au King’s College de Londres.
L’annonce de la découverte de l’ADN
Un article de la revue scientifique Nature décrit pour la 1ère fois la structure en double hélice de l’acide désoxyribonucléique (ADN), support du patrimoine génétique humain. L’article écrit par le biologiste américain de 24 ans, Jim Watson, et le physicien britannique de 36 ans, Francis Crick, explique comment l’ADN contenue dans les cellules de tous les êtres vivants permet la duplication de celles-ci. Ils recevront le prix Nobel de physiologie et de médecine en 1962. Ces deux chercheurs avaient trouvé la structure le 21 février précédent.
16 Avril 1958 – Décès de Rosalind Franklin, pionnière de l’ADN
https://www.history.com/this-day-in-history/watson-and-crick-discover-chemical-structure-of-dna
https://www.herodote.net/25_avril_1953-evenement-19530425.php