ADN, support de notre patrimoine génétique
L’ADN, pour acide désoxyribonucléique, est le support de l’information génétique de tous les êtres vivants et de certains virus. Il détient les informations nécessaires à leur fonctionnement et à la transmission des caractéristiques héréditaires à la génération suivante. Une seule mutation peut avoir de graves conséquences, comme être à l’origine d’une maladie génétique telle qu’une maladie neuromusculaire. La thérapie génique fait partie des traitements innovants visant à corriger un ADN endommagé.
Comprendre l’ADN et sa structure
L’acide désoxyribonucléique, ADN, contient toute l’information génétique de notre organisme, aussi appelée génome, indispensable à notre développement, notre fonctionnement et notre reproduction. Il est présent dans toutes les cellules de notre corps, principalement dans le noyau, sous la forme de très longues molécules, les chromosomes.
ADN, gène, chromosome
L’ADN est un acide nucléique (comme l’acide ribonucléique ou ARN) constitué de milliards de bases nucléiques assemblées en deux brins enroulés autour du même axe : la double hélice d’ADN. Chaque brin est complémentaire de l’autre.
Il existe quatre bases nucléiques différentes qui se font face deux à deux : l'adénine (A) avec la thymine (T) et la cytosine (C) avec la guanine (G). Ces bases s’enchainent pour former une suite de lettres ou séquence.
Cette séquence est composée de gènes qui déterminent les différentes caractéristiques physiques et contrôlent le développement de chaque individu. Chaque gène contient les informations spécifiques pour fabriquer une protéine qui joue une ou plusieurs fonctions importantes dans notre corps : elles participent aux réactions chimiques essentielles à la vie, permettent la communication de messages à travers l'organisme, constituent l'architecture des tissus et organes, participent à la défense contre les maladies... Le génome humain par exemple contient environ 22 000 gènes.
La molécule d’ADN est associée à des protéines, les histones, pour former la chromatine, principal composant des chromosomes. Dans toutes les cellules humaines, il y a 23 paires de chromosomes (soit 46 chromosomes au total, dont une paire de chromosomes sexuels), avec, pour chaque paire, un chromosome provenant de la mère et l’autre du père.
Les autres parties de l’ADN qui ne sont pas traduites en protéines correspondent à l’ADN non codant (parfois aussi qualifié d’ADN poubelle).
Génétique ou épigénétique, quelles différences ?
La génétique étudie la fonction des gènes et leur transmission. L’épigénétique s’intéresse quant à elle aux facteurs non génétiques (alimentation, médicament, stress…) qui agissent sur l’organisation de l’ADN dans le noyau (le degré de compaction, le taux de méthylation…), et peuvent modifier l’expression des gènes sans en changer la séquence. Ce sont les facteurs épigénétiques qui vont par exemple expliquer en partie les différences qui peuvent exister entre des vrais jumeaux.
Utiliser l’information grâce au code génétique
À quelques exceptions près, le code génétique est universel à tous les êtres vivants. Il permet d’utiliser l’information contenue dans un gène pour fabriquer la protéine correspondante. La séquence génétique est d’abord recopiée dans un ARN messager. Ensuite, elle est décodée grâce au code génétique pour synthétiser la protéine.
À chaque combinaison de trois bases (ou codon) sur le gène correspond un acide aminé dans la protéine. Au total, cela représente 64 codons codant pour 20 acides-aminés différents.
L’histoire de l’ADN en quelques dates
Depuis plus de 150 ans, biologistes et médecins étudient l’ADN pour mieux comprendre les mécanismes de l’hérédité et mettre en place de nouveaux traitements innovants pour des maladies génétiques rares ainsi que des maladies plus fréquentes.
Pour en savoir plus sur la révolution génétique.
Découvrir l’ADN, support de l’hérédité
Lors de la fécondation, les parents vont chacun transmettre une moitié de leur ADN à leur enfant : pour chaque paire de chromosomes qui constitue le génome de l’enfant, l’un provient du père et l’autre de la mère. Chaque gène est donc présent en deux exemplaires ou allèles, chacune provenant de l’un des parents. C’est ainsi que sont transmises les caractéristiques d’une génération à la suivante.
La synthèse de l’ADN
Lorsque les cellules se multiplient, elles ont besoin de dupliquer l’ADN pour que chaque nouvelle cellule dispose de la même information génétique. C’est au cours de cette étape pendant laquelle l’ADN est recopié que certaines erreurs (ou mutations) peuvent apparaitre et provoquer une maladie génétique.
Des anomalies de l’ADN à l’origine de maladies génétiques
Il existe de nombreuses variations sur la séquence d’ADN dont la plupart passent inaperçues et n’ont pas de conséquences sur l’organisme. En revanche, d’autres sont pathologiques : elles perturbent la fabrication d’une protéine ou le fonctionnement d’un mécanisme biologique entrainant des répercussions sur les organes, voire sur tout le corps.
L’anomalie génétique peut n’être présente que dans un petit nombre de cellules (c’est le cas des cellules cancéreuses) lorsqu’elle est apparue au cours de la vie ou se trouver dans l’ensemble des cellules du corps si elle a été transmise par un des parents ou si elle s’est produite autour de la fécondation (mutation de novo). Cette mutation pathologique peut entrainer le développement d’une maladie génétique héréditaire qui risque d’être transmise aux générations suivantes.
Différents modes de transmission des maladies génétiques existent en fonction de la nature et de la localisation sur le chromosome de l’anomalie génétique : autosomique dominant, autosomique récessif, récessif lié au chromosome X ou dominant lié au chromosome X.
Si une personne possède un gène avec une anomalie responsable d’une maladie génétique héréditaire, déterminer son mode de transmission permettra d’évaluer le risque de survenue de cette maladie parmi les autres membres de sa famille.
De l’ADN en dehors des chromosomes
En plus des chromosomes situés dans le noyau de chaque cellule, il existe une petite molécule d’ADN au sein des mitochondries, là où est produite l’énergie nécessaire au fonctionnement de la cellule (ADN mitochondrial). La transmission de l’ADN mitochondrial se fait selon un mode dit « maternel » puisque les mitochondries sont uniquement transmises à l’enfant par la mère.
L’exemple des maladies neuromusculaires
On estime que 80% des maladies rares sont d’origine génétique, parmi lesquelles la plupart des maladies neuromusculaires. Celles-ci sont dues à des anomalies de l’ADN qui ont des répercussions sur le muscle et/ou le nerf qui contrôle le mouvement.
La grande majorité des maladies neuromusculaires d’origine génétique sont dues à la présence d’anomalies au niveau d’un seul gène : elles sont monogéniques. Il y aurait plus de 600 gènes connus impliqués dans près de 300 maladies neuromusculaires.
Réparer l’ADN endommagé avec la thérapie génique
La thérapie génique est l’une des stratégies thérapeutiques innovantes pour soigner les maladies génétiques. Elle consiste à apporter du matériel génétique à l’aide d’un vecteur pour compenser les effets néfastes d’une ou plusieurs anomalies génétiques.
Pour en savoir plus sur la thérapie génique
Cette approche a montré de premiers résultats positifs dans les années 2000 avec le traitement des bébés-bulles. Dans les maladies neuromusculaires, le Zolgensma® est le premier traitement de thérapie génique autorisé depuis 2019 dans l’amyotrophie spinale proximale liée à SMN1. D’autres produits de thérapie génique sont à l’essai dans plusieurs maladies neuromusculaires telles que la myopathie de Duchenne, la myopathie myotubulaire, les myopathies des ceintures…
L’École de l’ADN
Pour mieux comprendre la science du vivant et plus spécifiquement le rôle de l’ADN, l’École de l’ADN à Généthon organise des ateliers et conférences adaptés à tout public (établissement scolaires, médiathèques, organismes de santé, associations de malades…).