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DÉCOUVERTES SCIENTIFIQUES LES PLUS IMPORTANTES
ADN. Histoire et essence de la découverte scientifique
Annuaire / Les découvertes scientifiques les plus importantes La génétique en tant que science est née en 1866, lorsque Gregor Mendel a formulé la position selon laquelle les "éléments", appelés plus tard gènes, déterminent l'héritage des propriétés physiques. Trois ans plus tard, le biochimiste suisse Friedrich Miescher découvre l'acide nucléique et montre qu'il est contenu dans le noyau cellulaire. Au seuil d'un nouveau siècle, les scientifiques ont découvert que les gènes sont situés dans les chromosomes, les éléments structuraux du noyau cellulaire. Dans la première moitié du XXe siècle, les biochimistes ont déterminé la nature chimique des acides nucléiques, et dans les années quarante, les chercheurs ont découvert que les gènes sont formés par l'un de ces acides, l'ADN. Il a été prouvé que les gènes, ou ADN, dirigent la biosynthèse (ou la formation) de protéines cellulaires appelées enzymes et contrôlent ainsi les processus biochimiques dans la cellule. En 1944, le biologiste américain Oswald Avery, alors qu'il travaillait au Rockefeller Institute for Medical Research, avait fourni la preuve que les gènes étaient constitués d'ADN. Cette hypothèse a été confirmée en 1952 par Alfred Hershey et Martha Chase. Bien qu'il soit clair que l'ADN contrôlait les processus biochimiques de base qui se déroulent dans la cellule, ni la structure ni la fonction de la molécule n'étaient connues. Au printemps 1951, alors qu'il assiste à un colloque à Naples, Watson rencontré Maurice G.F. Wilkins, un explorateur anglais. Wilkins et Rosalynn Franklin, ses collègues du King's College de l'Université de Cambridge, ont effectué une analyse par diffraction des rayons X des molécules d'ADN et ont montré qu'il s'agissait d'une double hélice ressemblant à un escalier en colimaçon. Les données qu'ils ont obtenues ont conduit Watson à l'idée d'étudier la structure chimique des acides nucléiques. La Société nationale pour l'étude de la paralysie infantile a accordé une subvention. En octobre 1951, le scientifique se rendit au Cavendish Laboratory de l'Université de Cambridge pour étudier la structure spatiale des protéines avec John C. Kendrew. Là, il a rencontré François Crick, un physicien qui s'intéressait à la biologie et rédigeait alors sa thèse de doctorat. Par la suite, ils ont établi des contacts créatifs étroits. À partir de 1952, sur la base des premiers travaux de Chargaff, Wilkins et Franklin, Crick et Watson ont tenté de déterminer la structure chimique de l'ADN. Francis Harry Compton Creek est né le 8 juin 1916 à Northampton, l'aîné des deux fils de Harry Compton Creek, un riche fabricant de chaussures, et d'Anna Elizabeth (Wilkins) Creek. Après avoir passé son enfance à Northampton, il fréquente un lycée. Pendant la crise économique qui a suivi la Première Guerre mondiale, les affaires commerciales de la famille se sont détériorées et les parents de Francis ont déménagé à Londres. En tant qu'étudiant à Mill Hill School, Crick a montré un grand intérêt pour la physique, la chimie et les mathématiques. En 1934, il entre à l'University College de Londres pour étudier la physique et obtient trois ans plus tard un baccalauréat ès sciences. Après avoir terminé ses études à l'University College, le jeune scientifique s'est penché sur la viscosité de l'eau à haute température. ce travail a été interrompu en 1939 par le déclenchement de la Seconde Guerre mondiale. Pendant les années de guerre, Creek s'est engagé dans la création de mines dans le laboratoire de recherche du ministère naval de Grande-Bretagne. Pendant deux ans après la fin de la guerre, il a continué à travailler dans ce ministère et c'est alors qu'il a lu le célèbre livre Erwin Schrodinger "Qu'est-ce que la vie? Aspects physiques de la cellule vivante", publié en 1944. Dans le livre, Schrödinger pose une question. "Comment expliquer les événements spatio-temporels se produisant dans un organisme vivant du point de vue de la physique et de la chimie ?" Les idées présentées dans le livre ont tellement influencé Crick que, dans l'intention d'étudier la physique des particules, il s'est tourné vers la biologie. Avec le soutien d'Archibald W. Will, Crick reçut une bourse du Medical Research Council et commença à travailler au laboratoire Strangeway à Cambridge en 1947. Ici, il a étudié la biologie, la chimie organique et les techniques de diffraction des rayons X utilisées pour déterminer la structure spatiale des molécules. Ses connaissances en biologie se sont considérablement élargies après avoir rejoint en 1949 le laboratoire Cavendish de Cambridge, l'un des centres mondiaux de biologie moléculaire. Sous la direction de Max Perutz, Crick a exploré la structure moléculaire des protéines, dans le cadre de laquelle il a développé un intérêt pour le code génétique de la séquence d'acides aminés dans les molécules de protéines. Environ 20 acides aminés essentiels servent d'unités monomères à partir desquelles toutes les protéines sont construites. Étudiant ce qu'il définissait comme "la frontière entre le vivant et le non-vivant", Crick a tenté de trouver la base chimique de la génétique, qui, comme il l'a suggéré, pourrait être établie dans l'acide désoxyribonucléique (ADN). En 1951, le biologiste américain de vingt-trois ans James D. Watson a invité Crick à travailler au laboratoire Cavendish. James Devay Watson est né le 6 avril 1928 à Chicago, dans l'Illinois, de James D. Watson, un homme d'affaires, et de Jean (Mitchell) Watson, et était leur seul enfant. À Chicago, il a fait ses études primaires et secondaires. Il est vite devenu évident que James était un enfant exceptionnellement doué, et il a été invité à la radio pour participer au programme Quiz for Children.Après seulement deux ans au lycée, Watson a reçu une bourse en 1943 pour étudier dans un collège expérimental de quatre ans. à l'Université de Chicago, où il s'intéresse à l'étude de l'ornithologie. Après avoir obtenu un baccalauréat ès sciences de l'Université de Chicago en 1947, il a poursuivi ses études à l'Université de l'Indiana à Bloomington. À cette époque, Watson s'est intéressé à la génétique et a commencé sa formation dans l'Indiana sous la direction du spécialiste de ce domaine Herman J. Meller et du bactériologiste Salvador Luria. Watson a écrit une thèse sur l'effet des rayons X sur la reproduction des bactériophages (virus qui infectent les bactéries) et a obtenu son doctorat en 1950. Une bourse de la National Research Society lui a permis de poursuivre ses recherches sur les bactériophages à l'Université de Copenhague au Danemark. Là, il a étudié les propriétés biochimiques de l'ADN des bactériophages. Cependant, comme il l'a rappelé plus tard, les expériences avec les bactériophages ont commencé à l'alourdir, il voulait en savoir plus sur la véritable structure des molécules d'ADN, dont il était si enthousiaste que les généticiens disaient. Crick et Watson savaient qu'il existe deux types d'acides nucléiques - l'ADN et l'acide ribonucléique (ARN), chacun étant constitué d'un monosaccharide du groupe pentose, de phosphate et de quatre bases azotées : adénine, thymine (dans l'ARN - uracile), guanine et la cytosine. Au cours des huit mois suivants, Watson et Crick résumèrent leurs résultats avec ceux déjà disponibles et rédigèrent un rapport sur la structure de l'ADN en février 1953. Un mois plus tard, ils créèrent un modèle tridimensionnel de la molécule d'ADN, composé de boules, de morceaux de carton et de fil. Selon le modèle de Crick-Watson, l'ADN est une double hélice, constituée de deux chaînes de désoxyribose phosphate reliées par des paires de bases, semblables aux barreaux d'une échelle. Grâce à la liaison hydrogène, l'adénine se combine à la thymine et la guanine à la cytosine. Avec ce modèle, il a été possible de retracer la réplication de la molécule d’ADN elle-même. Le modèle a permis à d'autres chercheurs de visualiser clairement la réplication de l'ADN. Les deux brins de la molécule sont séparés aux sites des liaisons hydrogène, comme l'ouverture d'une fermeture éclair, après quoi un nouveau est synthétisé sur chaque moitié de l'ancienne molécule d'ADN. La séquence de base agit comme un modèle ou un modèle pour la nouvelle molécule. En 1953, Crick et Watson ont terminé le modèle ADN. Cela leur a permis, avec Wilkins neuf ans plus tard, de partager le prix Nobel de physiologie ou médecine de 1962 "pour leurs découvertes concernant la structure moléculaire des acides nucléiques et leur importance pour la transmission d'informations dans les systèmes vivants". UN V. Engström de l'Institut Karolinska a déclaré lors de la cérémonie de remise des prix : "La découverte de la structure moléculaire spatiale... L'ADN est extrêmement important, car il décrit les possibilités de comprendre en détail les caractéristiques générales et individuelles de tous les êtres vivants." Engström a noté que "déchiffrer la structure en double hélice de l'acide désoxyribonucléique avec un appariement spécifique de bases azotées ouvre des opportunités fantastiques pour démêler les détails du contrôle et de la transmission de l'information génétique". Après la publication d'une description du modèle dans le magazine anglais "Nature" en avril 1953, le tandem Crick et Watson se sépare. En 1965, Watson a écrit la biologie moléculaire du gène, qui est devenu l'un des manuels les plus connus et les plus populaires de biologie moléculaire. Quant à Crick, il a obtenu son doctorat à Cambridge en 1953 avec une thèse sur l'analyse par diffraction des rayons X de la structure des protéines. Au cours de l'année suivante, il a étudié la structure des protéines au Brooklyn Polytechnic Institute de New York et a donné des conférences dans diverses universités américaines. De retour à Cambridge en 1954, il poursuit ses recherches au Cavendish Laboratory, se concentrant sur le déchiffrement du code génétique. Initialement théoricien, Crick a commencé à étudier les mutations génétiques des bactériophages (virus qui infectent les cellules bactériennes) avec Sydney Brenner. En 1961, trois types d'ARN avaient été découverts : messager, ribosomal et transport. Crick et ses collègues ont proposé un moyen de lire le code génétique. Selon la théorie de Crick, l'ARN messager reçoit des informations génétiques de l'ADN dans le noyau cellulaire et les transfère aux ribosomes (sites de synthèse des protéines) dans le cytoplasme de la cellule. L'ARN de transfert transporte les acides aminés dans les ribosomes. L'ARN informationnel et ribosomal, interagissant les uns avec les autres, fournit une combinaison d'acides aminés pour former des molécules de protéines dans la séquence correcte. Le code génétique est constitué de triplets de bases azotées d'ADN et d'ARN pour chacun des 20 acides aminés. Les gènes sont constitués de nombreux triplets de base, que Crick a appelés codons. Quarante ans restaient avant le décodage du génome humain... Auteur : Samin D.K.
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