Acide nucléique: c'est quoi, structure, types et fonctions

Les acides nucléiques sont de grandes molécules présentes dans toutes les cellules et tous les virus. Leur principale fonction est de stocker, transmettre et permettre l’utilisation de l’information génétique et héréditaire, afin que les cellules puissent fonctionner et produire des protéines.

Ces molécules sont constituées de nucléotides, eux-mêmes composés d’un groupe phosphate, d’un sucre et d’une base azotée. Les acides nucléiques se présentent principalement sous la forme d’ADN et d’ARN, dont l’organisation varie selon leur structure et leur fonction dans la cellule.

Chez l’être humain, les acides nucléiques se trouvent à l’intérieur des cellules, principalement dans le noyau et les mitochondries. Ils sont également présents dans les aliments, car ceux-ci proviennent d’organismes vivants, comme les plantes ou les animaux, dont les cellules contiennent du matériel génétique.

Structure des acides nucléiques

Les acides nucléiques, tels que l’ADN et l’ARN, sont constitués d’unités de base appelées nucléotides.

Chaque nucléotide comprend trois composants principaux:

• Un groupe phosphate, qui participe à la liaison entre les nucléotides;
• Un sucre à cinq atomes de carbone, qui correspond au désoxyribose dans l’ADN et au ribose dans l’ARN;
• Une base azotée, qui peut être une purine, comme l’adénine ou la guanine, constituée de deux anneaux, ou une pyrimidine, comme la cytosine, la thymine ou l’uracile, constituée d’un seul anneau.

Les nucléotides sont reliés entre eux pour former une chaîne continue composée de sucres et de groupes phosphate. Cette liaison se produit lorsque le groupe phosphate d’un nucléotide se fixe au sucre du nucléotide suivant.

Dans l’ADN, la molécule est constituée de deux chaînes qui s’enroulent l’une autour de l’autre pour former une double hélice. Ces deux chaînes sont orientées dans des directions opposées.

Cette organisation place les bases azotées à l’intérieur de la structure, où elles s’associent de manière spécifique: l’adénine avec la thymine et la guanine avec la cytosine. Ces paires sont maintenues par des liaisons hydrogène.

À l’inverse, l’ARN est généralement constitué d’une seule chaîne. Il contient du ribose comme sucre et de l’uracile à la place de la thymine.

Bien qu’il soit simple brin, l’ARN peut se replier sur lui-même et former des structures tridimensionnelles complexes.

Différents types et fonctions

Les principaux types d’acides nucléiques et leurs fonctions sont les suivants:

1. Acide désoxyribonucléique (ADN)

Chez l’être humain, l’ADN est le matériel génétique qui sert à conserver les informations héréditaires.

Selon sa localisation dans la cellule, il peut être présent sous deux formes:

• ADN génomique, organisé en chromosomes à l’intérieur du noyau cellulaire;
• ADN mitochondrial, situé à l’intérieur des mitochondries.

Fonction: stocker et transmettre les instructions précises qui indiquent comment et à quel moment produire les protéines nécessaires au fonctionnement des cellules et des tissus.

L’ADN permet également de conserver et d’organiser l’information génétique indispensable au fonctionnement des cellules humaines.

2. Acide ribonucléique (ARN)

L’acide ribonucléique participe principalement à la production des protéines et à la régulation des gènes.

Selon son type, l’ARN peut avoir différentes fonctions:

• ARN messager (ARNm): copie l’information contenue dans l’ADN et la transporte jusqu’aux ribosomes, en indiquant quelle protéine doit être produite;
• ARN ribosomique (ARNr): fait partie des ribosomes et contribue à relier les acides aminés pendant la formation des protéines;
• ARN de transfert (ARNt): transporte les acides aminés jusqu’au ribosome en suivant les instructions de l’ARNm;
• ARN régulateurs et non codants, comme les microARN (miARN) et les petits ARN interférents (siARN): régulent l’expression d’autres gènes et contrôlent la production de protéines.

Ensemble, ces différents types d’ARN permettent d’utiliser l’information génétique contenue dans l’ADN pour produire des protéines et réguler l’expression des gènes.

3. Analogues synthétiques des acides nucléiques

Les analogues synthétiques des acides nucléiques sont des molécules créées artificiellement pour reproduire certaines caractéristiques de la structure de l’ADN ou de l’ARN.

Les principaux types comprennent:

• Acides nucléiques verrouillés (LNA), qui présentent des modifications chimiques augmentant leur stabilité et améliorant leur capacité de liaison;
• Acides nucléiques peptidiques (PNA), dans lesquels la structure naturelle de l’ADN ou de l’ARN est remplacée par une structure dérivée d’acides aminés, ce qui facilite leur interaction avec des séquences précises.

Fonctions: ces molécules sont principalement utilisées dans le diagnostic moléculaire et la thérapie génique, car elles peuvent se lier à des séquences spécifiques avec une stabilité et une affinité élevées.

Les aliments contiennent-ils des acides nucléiques?

Les aliments contiennent des acides nucléiques, car l’ADN constitue le matériel génétique de tous les organismes vivants, des bactéries aux plantes et aux animaux.

La consommation d’aliments d’origine animale ou végétale entraîne donc également l’ingestion de cellules contenant leurs propres acides nucléiques.

L’analyse des acides nucléiques présents dans les aliments constitue un outil important en biotechnologie et en sécurité alimentaire.

Elle permet notamment de détecter les falsifications et les fraudes, par exemple en vérifiant l’origine d’une viande grâce à l’analyse de son ADN ou en identifiant des mélanges d’espèces non déclarés.

Cette analyse permet également de rechercher des allergènes en détectant des séquences précises d’ADN dans les aliments.

Elle contribue aussi au contrôle des agents pathogènes en identifiant des bactéries responsables de maladies, telles que Listeria, Salmonella, Campylobacter et Escherichia coli.

Les acides nucléiques sont également utilisés dans le développement et le contrôle des aliments génétiquement modifiés.

La modification de l’ADN permet d’obtenir des cultures présentant des caractéristiques spécifiques, comme une plus grande résistance, une meilleure valeur nutritionnelle ou des propriétés différentes.