Dans un organisme pluricellulaire, les cellules possèdent des adaptations différentes les unes des autres : elles n’ont pas les même formes, molécules, organites (on dit qu’elles n’ont pas le même phénotype). Ces caractères différents leur permettent d’être spécialisées dans des fonctions (voir chapitre 1)
–> D’où viennent les caractères d’une cellule ?
Hypothèse : Peut-être que les caractères d’une cellule dépendent de son ADN ?
L’expérience de transgenèse consiste à insérer un gène (= une portion d’ADN) codant pour un caractère d’une cellule donneuse dans une autre cellule receveuse. Suite à cette expérience, la cellule receveuse possède le caractère de la cellule donneuse.
Cette expérience permet de démontrer que c’est l’ADN qui détermine les caractères d’une cellule. En effet, suite à l’insertion du gène, les cellules issues de la cellule receveuse fabriquent toutes la protéine fluorescente.
I- Structure de la molécule d’ADN
–> Qu’est-ce que l’ADN ?
La molécule d’Acide Désoxyribo Nucléique (ADN) est une longue molécule formée de deux brins enroulés l’un autour de l’autre : elle forme une double hélice.
Chaque brin est formé d’une suite de molécules : les nucléotides qui sont eux même formés d’un sucre (le Désoxyribose), d’un Phosphate et d’une base azotée : Thymine, Guanine, Cytosine ou Adénine.
On distingue 4 types de nucléotides (A, T, C ou G) en fonction de leur base azotée.
Des liaisons sont possibles entre les bases azotées A -T et C – G, on parle de bases complémentaires.
Les deux brins d’une molécule d’ADN sont liés ensemble car ils sont formés des séquences complémentaires l’un de l’autre : chaque base d’un brin est en face de sa base complémentaire sur l’autre brin : ainsi les liaisons entre bases complémentaires maintiennent les deux brins d’ADN attachés ensemble.
Schéma de la molécule d’ADN
Image issue du site bioutils
II- De l’ADN au phénotype
–> Comment la molécule d’ADN peut-elle contenir une information génétique ?
Le message génétique est formé par la séquence (= l’ordre) des nucléotides. Si on change un nucléotide, le message génétique change.
On appelle gène un morceau d’ADN qui permet la production d’une protéine. Les protéines déterminent un caractère du phénotype.
Par exemple, il y a un gène pour le rhésus sanguin. Son expression permet la production d’une protéine marqueur qui détermine le rhésus sanguin positif (+)
Pour former une protéine, le message génétique porté par la séquence de nucléotides du gène est décodé par les cellules puis traduit pour assembler la protéine.
III-Origine de la spécialisation cellulaire.
Comment les cellules deviennent-elles spécialisées ?
Toutes les cellules d’un organisme sont formées par division cellulaire d’une cellule-œuf : elles contiennent donc toutes les mêmes gènes. Elles possèdent toute l’information génétique de l’organisme.
Cependant, les cellules spécialisées n’expriment pas tous leurs gènes : certains sont inactifs.
Les gènes actifs sont utilisés pour fabriquer (= synthétiser) les protéines qui permettront à la cellule de devenir spécialisée dans une fonction.
Par exemple les cellules musculaires expriment le gène de la myosine, mais pas celui de la mélanine, alors que les mélanocytes font l’inverse.
Schéma de l’origine des cellules spécialisées.