Histoire de la Recherche sur l’ADN : Pionniers scientifiques et leurs découvertes

  • Hidaya Aliouche, B.Sc .Par Hidaya Aliouche, B.Sc. Revue par le Dr Ananya Mandal, MD

    L’histoire de l’ADN a commencé dès 5000 avant JC, lorsque les humains ont commencé la pratique de l’élevage sélectif pour produire des cultures et du bétail plus robustes. Il y a eu de nombreux cas au cours de l’histoire où des découvertes notables ont été faites sur l’ADN et l’héritage; celles-ci ont formé les fondements de ce que nous savons et continuent de progresser aujourd’hui. Cet article vise à fournir un bref aperçu de l’histoire de la recherche sur l’ADN, menant à la découverte par Watson et Crick de la structure de l’ADN, et de ce qui a suivi.

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    • Gregor Mendel
    • Friedrich Miescher et Richard Altmann
    • Theodor Boveri et Walter Sutton
    • Frederick Griffith
    • Phoebus Levene
    • Oswald Avery
    • Erwin Chargaff et la règle de Chargaff
    • Rosalind Franklin
    • Watson et Crick
    • Découvertes notables au-delà de la double hélice

    Les philosophes grecs ont exploré l’idée de l’héritage humain quelque 1600 ans après 5000 av. J.-C. Le remarquable Aristote a suggéré que les traits acquis tout au long de la vie d’un organisme pourraient être transmis à leur progéniture. Aristote a complété cette hypothèse avec la théorie de la « pangénésie » qui décrivait comment ces traits pouvaient être transmis; des particules appelées « gemmules » encapsulaient ces traits et permettaient de les transmettre aux cellules reproductrices.

    Le premier exemple de recherche active, cependant, a commencé avec le moine augustinien Gregor Mendel. Il est communément connu aujourd’hui comme le « Père de la génétique ». Ses découvertes ont marqué l’avènement de la génétique moderne.

    Gregor Mendel: Le « Père de la génétique »

    Gregor Mendel était un moine qui a effectué une série méticuleuse d’expériences avec des plantes de pois en 1857. Mendel a sélectionné des caractéristiques spécifiques des plantes de pois à étudier. Pour chaque caractéristique (ou phénotype), il a obtenu des lignées de plantes pures, produisant une progéniture avec des caractéristiques identiques au parent.

    Mendel a ensuite utilisé ces plantes reproductrices pures dans des expériences ultérieures pour effectuer des croisements réciproques de plantes reproductrices de caractéristiques différentes et examiner leur descendance. Il a répété cela sur deux générations de plantes et a constaté qu’il pouvait obtenir des ratios cohérents de traits. Cela lui a permis de suggérer des théories pour expliquer ces ratios. À son tour, il a déduit quatre principes importants de l’hérédité;

    1. Les déterminants héréditaires sont appelés gènes.
    2. Les gènes existent en paire, appelés allèles qui peuvent être dominants ou récessifs.
    3. Les gènes sont séparés dans les gamètes qui sont par conséquent porteurs d’une seule paire de gènes.
    4. La fécondation, dans laquelle deux gamètes fusionnent, est aléatoire.

    Friedrich Miescher et Richard Altmann

    Le médecin suisse Friedrich Miescher a découvert une substance qu’il a appelée « nucléine » en 1869. Pour ce faire, il a conçu un protocole pour isoler l’ADN. Plus tard, il a isolé un échantillon relativement plus pur de ce même matériau à partir du sperme de saumon. Cela a servi de base à son article en 1871. En 1889, son élève, Richard Altmann, renomme la nucléine en  » acide nucléique ». Cette substance n’existait que dans les chromosomes. Cette découverte s’appuie sur des travaux antérieurs de Walter Flemming qui décrivait l’apparence et le comportement des chromosomes en 1882.

    Theodor Boveri et Walter Sutton

    En 1902, Theodor Boveri et Walter Sutton ont indépendamment postulé que les chromosomes n’étaient pas seulement les porteurs d’unités héréditaires, mais étaient organisés de telle sorte que différents emplacements des chromosomes correspondaient à des traits héréditaires spécifiques. Boveri l’a fait en examinant le comportement chromosomique pendant la division cellulaire et la formation des gamètes, et plus tard, Sutton a souligné à quel point cela était conforme aux résultats de Medel. Cela a formé la base de la cytogénétique qui décrit la structure, la fonction et l’héritage des chromosomes.

    Frederick Griffith

    Frederick Griffith était un scientifique qui travaillait sur un projet en 1928 qui formait la base que l’ADN était la molécule d’héritage. L’expérience de Griffith a impliqué des souris et deux types de pneumonie – l’une était virulente et caractérisable par un aspect rugueux, et l’autre non virulente, et se distinguait visuellement par un pelage lisse. L’injection d’une pneumonie virulente chez une souris a provoqué la mort de la souris.

    La réponse inverse s’est produite lorsque une pneumonie non virulente a été injectée à une souris; cette souris a survécu. Cependant, il a ensuite observé que le mélange d’une souche virulente morte avec une souche bactérienne vivante non virulente permettait de transformer la première en la seconde. Lorsqu’elle est injectée dans une souris, la souris a été tuée.

    Lorsqu’il a isolé les bactéries de la souris morte, il a remarqué qu’elles possédaient maintenant une caractéristique de capsule lisse. Cela l’a amené à émettre l’hypothèse que la souche non virulente auparavant rugueuse avait acquis une certaine substance de la souche virulente. Il a appelé cette substance le « principe de transformation », qu’il croyait être la molécule d’héritage. Cette transmission de la molécule d’héritage était ce qu’il appelait la transformation.

    Phoebus Levene

    En 1929, Phoebus Levene à l’Institut Rockefeller a identifié les composants qui composent une molécule d’ADN. Ces composants sont :

    1. Les quatre bases
      1. Adénine(A)
      2. Cytosine(C)
      3. Guanine(G)
      4. Thymine(T)
    2. Sucre
    3. Phosphate

    Il a montré que les composants de l’ADN étaient liés dans l’ordre phosphate-sucre-base. De manière cruciale, il a distingué les deux sous-types de ribose – le désoxyribose et le ribose. Levene a inventé la disposition des nucléotides du groupe a du sucre, de la base et du phosphate.

    Cependant, Levene pensait que la chaîne était courte et que les bases se répétaient dans le même ordre fixe. Ce sont Torbjorn Caspersson et Einar Hammersten qui ont montré que l’ADN était en fait un polymère.

    Oswald Avery

    Oswald a poursuivi l’expérience de Griffith et a accumulé des preuves suggérant que l’intégrité de la capsule était essentielle à la virulence. Il a utilisé une nouvelle méthode de transformation de bactéries non virulentes en bactéries virulentes encapsulées, effectuant la transformation en culture, plutôt que chez la souris. Avery et ses collègues ont utilisé un processus d’élimination pour déterminer l’identité du « principe de transformation ».

    Avery a utilisé des enzymes hydrolytiques ciblant respectivement la protéine, l’ADN ou l’ARN. Suite à ces traitements respectifs, ces extraits traités ont été mélangés à des souches rugueuses et non virulentes. Ils ont constaté que la transformation de ces souches se produisait avec tous les extraits traités, à l’exception de ceux dans lesquels l’extrait était mélangé à de la DNase. Cela a fourni la preuve que l’ADN, et non aucun autre composant, était le « principe de transformation ». Il avait trouvé la base de l’héritage.

    Colette et Roger Vendrely et André Boivin

    En 1949, André Boivin et ses étudiants Colette et Roger Vendrely ont découvert que les noyaux des cellules germinales ne contenaient que la moitié de la quantité d’ADN que celle des cellules somatiques. Cela a démontré que le contenu génétique était cohérent à travers toutes les cellules du corps et au sein d’un membre de la même espèce. La base de cette constance est venue du processus de gamétogenèse. Cela a fourni encore plus de preuves que l’ADN était le « principe de transformation ».

    Erwin Chargaff et la règle de Chargaff

    Dans les années 1940, Erwin Chargaff a constaté que la composition de base (adénine, guanine, cytosine et thymine) différait d’une espèce à l’autre et que les rapports entre elles étaient invariables; la quantité d’adénine était égale à celle de la thymine. Le même rapport de 1:1 a été observé pour la cytosine et la guanine. Cette découverte est devenue plus tard connue sous le nom de Règle de Chargaff.

    Rosalind Franklin

    En 1952, la chercheuse britannique Rosalind Franklin a cristallisé une molécule d’ADN. À partir des images de diffraction des rayons X obtenues par Franklin, elle a démontré que l’ADN contenait une structure hélicoïdale se répétant régulièrement. Les images ont permis des calculs précis de l’espacement moléculaire dans l’ADN

    Watson et Crick

    S’appuyant sur les travaux de Franklin, deux scientifiques, James Watson et Francis Crick, ont réalisé un modèle de la structure de l’ADN environ 2 ans plus tard.

    Leur modèle était celui d’une double hélice composée de paires de bases espacées uniformément reliant les deux brins. Il était possible de prédire les mesures entre les bases et le nombre de bases par tour; de plus, il y avait des règles strictes d’appariement des bases. Pour tenir compte de leurs mesures, ils ont découvert que la Thymine ne pouvait s’apparier qu’avec l’adénine et la guanine avec la Cytosine. Cela concordait avec la règle de Chargaff.

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    Découvertes notables au-delà de la double hélice

    Une décennie plus tard, Robert W. Holley, Har Gobind Khorana et Marshall W. Nirenberg ont remporté un prix Nobel pour leurs travaux sur le lien entre l’ADN et la synthèse des protéines. Ils ont établi le dogme du transfert d’informations de l’ADN à l’ARN en passant par les protéines.

    En 1977, Frederick Sanger, Allan Maxam et Walter Gilbert ont développé des méthodes pour séquencer l’ADN. Cela a été complété en 1983 par Kary Mullis, qui a inventé la réaction en chaîne par polymérase (PCR) pour amplifier l’ADN. Ensemble, ces méthodes ont ouvert la voie au séquençage du génome humain qui a commencé en 1990 et s’est achevé 13 ans plus tard, dans son intégralité.

    Aujourd’hui, l’accent mis sur l’ADN a explosé pour inclure des moyens de « modifier » le génome, en utilisant de nouvelles méthodes pour modifier les informations qu’il code de manière très spécifique. De plus, des zones moins connues du génome sont à l’étude; le domaine de l’épigénomique se développe rapidement, ce qui nous permet de comprendre comment et pourquoi le comportement du génome diffère considérablement entre les individus.

    Sources

    • Dahm, R. (2005). Friedrich Miescher et la découverte de l’ADN. Biologie du développement. doi.org/10.1016/j.ydbio.2004.11.028 .
    • Nouveau scientifique. (2006). Chronologie: Génétique. newscientist.com/article/dn9966-timeline-genetics /

    Pour en savoir plus

    • Tout le contenu de l’ADN
    • Qu’est-ce que l’ADN?
    • Propriétés de l’ADN
    • Modifications chimiques de l’ADN
    • Fonctions biologiques de l’ADN
    Hidaya Aliouche

    Écrit par

    Hidaya Aliouche

    Hidaya est un passionné de communication scientifique qui a récemment obtenu son diplôme et se lance dans une carrière dans la science et rédaction médicale. Elle a un B.Sc . en biochimie de l’Université de Manchester. Elle est passionnée par l’écriture et s’intéresse particulièrement à la microbiologie, à l’immunologie et à la biochimie.

    Dernière mise à jour le 1er mai 2019

    Citations

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    • APA

      Aliouche, Hidaya. (01 mai 2019). Histoire de la recherche sur l’ADN: Pionniers scientifiques &Leurs découvertes. Nouvelles – Médical. Récupéré le 25 mars 2021 de https://www.news-medical.net/life-sciences/History-of-DNA-Research-Scientific-Pioneers-Their-Discoveries.aspx.

    • Député

      Aliouche, Hidaya.  » Histoire de la Recherche sur l’ADN: Pionniers scientifiques &Leurs découvertes ». Nouvelles – Médical. 25 Mars 2021. <https://www.news-medical.net/life-sciences/History-of-DNA-Research-Scientific-Pioneers-Their-Discoveries.aspx>.

    • Chicago

      Aliouche, Hidaya. « Histoire de la recherche sur l’ADN: Pionniers scientifiques &Leurs découvertes ». Nouvelles – Médical. https://www.news-medical.net/life-sciences/History-of-DNA-Research-Scientific-Pioneers-Their-Discoveries.aspx. (consulté le 25 mars 2021).

    • Harvard

      Aliouche, Hidaya. 2019. Histoire de la recherche sur l’ADN: Pionniers scientifiques &Leurs découvertes. News-Medical, consulté le 25 mars 2021, https://www.news-medical.net/life-sciences/History-of-DNA-Research-Scientific-Pioneers-Their-Discoveries.aspx.

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