De la cellule unique des bactéries aux trillions de cellules de l’homme, les cellules, souvent qualifiées en anglais de «∘building blocks of life∘» ou éléments constitutifs de la vie, constituent tous les organismes vivants. Chacune de ces cellules est une structure discrète entourée d’une membrane cellulaire et remplie d’une solution épaisse appelée cytoplasme. Dans les cellules humaines, la plus grande partie de l’ADN se trouve dans un compartiment au sein de la cellule appelé noyau. Il est connu sous le nom d’ADN nucléaire.
En plus de l’ADN nucléaire, une petite quantité d’ADN est également présente dans les mitochondries chez l’homme et d’autres organismes complexes. Cet ADN est appelé ADN mitochondrial (ADNmt). La plupart des plantes ont de l’ADN contenu dans leurs chloroplastes appelé ADN chloroplastique (ADNcp). L’ADN au complet est connu sous le nom de génome.
Où se trouve l’ADN dans une cellule eucaryote ?
Les cellules peuvent être globalement regroupées en deux types différents : les cellules présentes dans les procaryotes (cellules procaryotes) et les cellules présentes dans les eucaryotes (cellules eucaryotes). Les procaryotes sont généralement unicellulaires et ne comportent pas de noyau délimité par une membrane ni d’autres structures à membrane appelées organites. Elles se distinguent en deux groupes distincts : les bactéries et les archées.
Les eucaryotes peuvent être unicellulaires ou multicellulaires. Contrairement aux cellules procaryotes, les cellules eucaryotes ont un noyau et d’autres organites. Les eucaryotes englobent une large gamme d’organismes, allant des champignons aux plantes et aux animaux.
Dans les cellules procaryotes, l’ADN se trouve principalement dans une partie centrale de la cellule appelée nucléoïde, qui n’est pas entourée d’une membrane nucléaire. La plus grande partie du matériel génétique chez la plupart des procaryotes prend la forme d’une seule molécule d’ADN circulaire, ou chromosome.
En outre, de nombreux procaryotes contiennent également de petites molécules circulaires d’ADN appelées plasmides. Ces molécules sont distinctes de leur ADN chromosomique et, dans des environnements spécifiques, elles peuvent offrir divers avantages tels que la résistance aux antibiotiques.
Dans les cellules eucaryotes, la plus grande partie de l’ADN se trouve dans le noyau cellulaire (bien que de l’ADN soit également contenu dans d’autres organites, par exemple dans les mitochondries et le chloroplaste dans les plantes). L’ADN nucléaire est organisé en molécules linéaires appelées chromosomes.
La taille et le nombre des chromosomes varient considérablement selon les espèces. La drosophile, par exemple, possède quatre chromosomes alors qu’un crapaud (xenopus laevis) en a 18. Chez l’homme, la plupart des cellules ont généralement 46 chromosomes, ou 23 paires. Les exceptions à cette règle incluent les globules rouges matures qui ne contiennent pas d’ADN et les cellules des spermatozoïdes et des ovules qui contiennent 23 chromosomes non appariés.
Les chromosomes sont constitués d’une molécule d’ADN unique enroulée autour d’une petite protéine ressemblant à une bobine appelée histone. L’enroulement de l’ADN autour d’une histone est important, car sans cela la plupart des molécules d’ADN ne tiendraient pas à l’intérieur des cellules.
Chez l’homme, par exemple, si vous deviez dérouler et étirer les molécules d’ADN bout à bout, la longueur totale de l’ADN dans une cellule serait supérieure à deux mètres. Mais cette quantité d’ADN doit tenir dans le noyau de la cellule, dont le diamètre est de seulement cinq à dix μm. Cela signifie qu’insérer tout l’ADN dans le noyau d’une cellule humaine revient à faire tenir environ 40 km de fil très fin dans une balle de tennis !
Quelle est la fonction de l’ADN dans une cellule ?
La fonction clé de l’ADN dans une cellule est de stocker les informations génétiques qui permettent à un organisme de se développer, de fonctionner et de se reproduire. Les informations codées dans l’ADN peuvent être transmises d’une génération à l’autre et agir comme un manuel d’instructions biologiques qui rend chaque organisme unique.
Pour suivre les instructions de l’ADN, une cellule doit d’abord copier un gène dans une forme d’ARN appelée ARN messager (ARNm). Ce processus est connu sous le nom de transcription. Dans de nombreux cas, les informations contenues dans l’ADN doivent être traduites dans une protéine afin que les instructions soient réalisées, car les protéines se chargent d’effectuer l’essentiel du travail dans les cellules et assument une grande variété de fonctions essentielles.