L'ADN, support de l'information génétique : cours de 2de

Tu es un organisme pluricellulaire : ton corps réunit des cellules de types très variés, cellules de la peau, cellules musculaires, neurones… Tu as déjà vu qu'elles ne se ressemblent pas et que leur métabolisme diffère. Une question vient alors : ces cellules si différentes suivent-elles des instructions distinctes, ou une même instruction exploitée de plusieurs façons ?

Le programme de seconde répond par une idée forte : les cellules de ton corps contiennent la même information génétique, mais toutes ne s'en servent pas de la même manière.¹ Ce cours construit cette idée étape par étape, en commençant par la molécule qui porte l'information : l'ADN.

Au collège, tu as appris que l'information génétique se trouve dans le noyau des cellules et qu'elle se présente sous forme de chromosomes.² Le lien entre information génétique, chromosomes et ADN a donc déjà été posé.² En seconde, on ne se contente plus de reproduire cette chaîne de mots : on cherche à comprendre ce que signifie « être le support d'une information » et ce que cela implique pour les cellules spécialisées.

Pense à un grand livre de recettes. Le livre entier représente l'information génétique complète d'un organisme. Chaque recette est un gène : elle a un contenu propre et elle peut être utilisée à part. Cette image a une limite à garder en tête : une cellule ne « cuisine » pas toutes les recettes à la fois. Nous y reviendrons dans la partie sur l'expression des gènes.

L'intérêt d'une organisation en gènes est simple. Si l'information était un seul bloc, il serait impossible d'en utiliser une partie sans les autres. Découpée en gènes, elle autorise des usages sélectifs : telle cellule peut s'appuyer sur certains gènes, telle autre sur d'autres.

Trois mots de cette définition méritent d'être regardés de près.

• Longue : l'ADN est une molécule très étendue par rapport à l'échelle d'une cellule. C'est la raison pour laquelle, dans la cellule, il est rangé de façon compacte plutôt que laissé libre.
• Deux brins : la molécule n'est pas faite d'un seul fil mais de deux.
• Complémentaires : les deux brins ne sont pas quelconques, l'un correspond à l'autre. Ce mot sera décisif quand tu étudieras la transmission de l'information et sa copie.

Il faut encore aller un peu plus loin. Chaque brin est une succession d'unités appelées nucléotides, de quatre sortes, notées A, T, C et G. Les deux brins se font face selon une règle fixe : A est toujours en face de T, et C en face de G. C'est cela, la complémentarité. L'information génétique est portée par l'ordre des nucléotides le long d'un brin, c'est-à-dire leur séquence, comme le sens d'un mot dépend de l'ordre de ses lettres. Retiens surtout qu'une structure précise rend une molécule capable de porter une information.

Cette propriété peut surprendre. Une cellule musculaire et un neurone ont des formes, des tailles et des fonctions très différentes. On pourrait penser que chacune a reçu un jeu d'instructions à sa mesure. Il n'en est rien : elles partagent la même information génétique, et ce sont d'autres différences qui les distinguent.

Les cellules d'un même organisme se différencient en effet par leurs caractéristiques structurelles et par leurs activités métaboliques.¹ Elles ne diffèrent donc pas par l'information qu'elles contiennent, mais par la manière dont elles s'en servent. La suite du cours précise cette idée.

Il existe une nuance utile. Chez les organismes unicellulaires, la question de la spécialisation ne se pose pas de la même manière : un seul type de cellule assure tout. C'est chez les organismes pluricellulaires que les cellules spécialisées apparaissent, ce qui rend la question de l'usage sélectif de l'information particulièrement importante.¹

On arrive au cœur du chapitre. Si toutes les cellules ont les mêmes gènes, mais n'en expriment qu'une partie, alors deux cellules peuvent exprimer des gènes différents. Les molécules spécifiques qu'une cellule fabrique dépendent de cette palette de gènes exprimés.¹ C'est ainsi que l'on passe de « même information » à « cellules différentes ».

Reprenons l'image du livre de recettes. Le cuisinier de pâtisserie et celui de soupes ont le même livre. Chacun ne met en œuvre qu'une partie des recettes. Leur cuisine diffère parce que leur sélection diffère, non parce que leurs livres diffèrent.

Le programme relie ensuite l'information génétique à ce que l'on observe chez un individu. Le phénotype est lié au génotype.¹ Autrement dit, les caractères observables d'une personne ou d'un être vivant découlent de l'information génétique qu'il porte.

Cette dépendance a pourtant une limite. Deux sources interviennent : l'information génétique reçue des parents, et le milieu dans lequel l'individu vit.² Aucune des deux ne suffit seule. L'information génétique fixe un cadre ; l'environnement peut influencer le résultat observé.

Une question de seconde sur ce chapitre demande presque toujours d'articuler quatre éléments : le support (l'ADN), l'organisation (les gènes), la permanence (même information dans toutes les cellules) et la sélection (expression d'une partie des gènes). Si ta réponse les met dans cet ordre, elle est complète.