Rosalind Franklin et la structure de l’ADN Par Stéphanie Vachon

Rosalind Franklin (1920-1958) Rosalind Elsie Franklin Née le 25 juillet 1920 à Londres Famille de haute bourgeoisie juive anglaise Fille de Ellis Franklin et de Muriel Waley

Ses études Études secondaires (1931-1938) St-Paul’s Girls’ School Newnham College (1938-1941) Doctorat de chimie physique obtenu à Cambridge en 1945

Elle a vécu la Seconde Guerre mondiale pendant ses études à Cambridge. Elle faisait du bénévolat avec ses parents pour les réfugiés juifs. Elle faisait partie des pompiers amateurs de Cambridge. Une bombe a d’ailleurs fait exploser toutes les fenêtres de sa maison familiale.

La place des femmes à l’université Elles étaient acceptées à Cambridge depuis 1869. Les diplômes étaient attribués depuis 1921 à Oxford, mais Cambridge refusait de les considérer comme membre. Elles obtenaient des decrees titular. Elles comptaient pour moins de 10% des étudiants. En 1948, Cambridge commença à remettre les diplômes rétroactivement.

Ses recherches 1941-1942: Étudiante chercheuse à Cambridge avec son professeur de chimie physique 1942 : Poste à Kingston à la British Coal Utilisation Research Association (BCURA). Elle y étudie les différents types de charbon. 1947-1951 : Laboratoire de cristallographie à Paris. Elle étudie grâce aux rayons X la structure des différentes formes de carbone qui peuvent mener à la formation de graphite. (Publie dans Nature et Acta Cristallographica)

Ses recherches 1951 : Poste au département de biophysique du King’s College de Londres (Université de Londres). Elle travaille sur les acides nucléiques. Elle utilise son expertise sur l’analyse cristallographique par diffraction des rayons X avec Maurice Wilkins. Mars 1953 : Poste au Birkbeck College (Université de Londres). Elle travaille sur le virus de la mosaïque du tabac (VMT) et sur le virus de la mosaïque jaune du navet. Localisation de l’ARN, l’agent infectieux, à l’intérieur des virus.

Petite histoire de l’ADN 19e siècle : Mendel : génétique, transmission des caractères. 1869 : Miescher et Altmann découvrent l’acide nucléique. 1878: Kossel identifie les 5 bases azotées, nomme ADN 1919: Levene explique la composition (ose (sucre), base azotée, groupe phosphate) 1920 : Protéines soupçonnées de véhiculer l’information génétique. 1936 : Postulat d’Avery, l’ADN serait responsable des informations génétiques découvert en étudiant l’ADN de pneumocoques. 1938 : Astbury détermine un arrangement des constituants (sucres, phosphates, bases)

Que savait-on à l’époque de l’ADN? 1949 : Chargaff constate que la proportion de purines (adénine et guanine) et celle des pyrimidines (thymine et cytosine) était égale. A+G = T+C Adénine Guanine Cytosine Thymine Uracile Purines Pyrimidines Le mystère restait, comment l’ADN pouvait transmettre l’information génétique?

Les travaux de Rosalind sur l’ADN Elle travaillait avec un étudiant gradué Raymond Gosling. Grâce à son expertise en cristallographie avec les rayons X. Elle étudiait les formes A (cristalline) et B (hydratée) de l’ADN. Fibres d’ADN de veau. Son hypothèse était que les groupements phosphates étaient à l’extérieur pour interagir avec l’eau.

Rayons X Découverts en 1895 par Wilhelm Röntgen λ = 10 nm à 0,01 nm Produits en projetant des électrons très rapides sur une cible métallique (tube à rayons X), cette décélération crée alors un changement de niveau d’énergie produisant les rayons X.

Diffraction Réseau standard fente trop large Dualité onde-particule Expérimenter la diffraction grâce à un réseau adéquat Cristal L’image obtenue permet de connaître la position des atomes.

La fameuse photographie 51 Réalisée en mai 1952 avec Gosling Diffraction des rayons X Faisceau à 15 mm 100 h d’exposition Forme B

Rosalind voulait déterminer les grandeurs vectorielles entre chaque atome pour pouvoir faire la reconstruction en 3D de l’ADN. Élément déclencheur: Maurice Wilkins montre la photo 51 à James Watson. Rapport du MRC. Illumination pour Watson.

Le 25 avril 1953, James Watson et Francis Crick publient l’article Molecular structure of nucleic acids dans Nature qui présente leur hypothèse de la structure de double hélice de l’ADN. «We have also been stimulated by a knowledge of the general nature of the unpublished experimental results and ideas of Dr. M. H. F. Wilkins, Dr. R. E. Franklin and their co-workers at King’s College London».

L’ADN

Son décès tragique Avril 1958 à l’âge de 37 ans. D’un cancer des ovaires. Causes : Exposition aux rayons x ? (pas de tablier de protection à l’époque, badge dosimétrique) Antécédents familiaux

Passée inaperçue En 1962, James Watson, Francis Crick et Maurice Wilkins ont reçu le prix Nobel de physiologie et de médecine. De gauche à droite : Maurice Wilkins (médecine), Max Perutz (chimie), Francis Crick (médecine), John Steinbeck (littérature), James Watson (médecine) et John Kendrew (chimie)

Passée inaperçue Rosalind qui était décédée à l’époque ne pouvait alors pas faire partie des lauréats, mais l’aurait-elle reçu? Elle n’avait aucune idée que les deux scientifiques avaient eu accès à sa photographie. The Double Helix de James Watson la décrivait (Rosy) comme une personne terrible, plusieurs de ses proches étaient contre la publication de ce livre.

Sa reconnaissance posthume Mouvement féministe dans les années 60 Biographie écrite par son amie Anne Sayre dans les années 70 Crick a déclaré en que c’était grâce au cliché 51 qu’ils avaient élucidé le mystère. Plusieurs honneurs (association caritative, plusieurs bâtiments portant son nom) 1987: Life story ou Double Hélice produit par la BBC. 2008: Prix Louisa Gross Horwitz 2015: Photograph 51

Pertinence pour l’enseignement des sciences au secondaire 3e secondaire • Formes d’énergie (rayonnante) • Ondes (Fréquence, longueur d’onde, énergie associée) • Spectre électromagnétique (situer dans le spectre, applications ex : radiographie par rayons X) • Décrire la forme de l’ADN (double hélice) 4e secondaire STE • Définir un gène (segment d’ADN qui porte le code permettant la synthèse d’une ou de plusieurs protéines) •Décrire la composition (bases azotées, sucre, phosphate) et la structure générale (appariement des bases) d’une molécule d’ADN.

Exemple de capsule scientifique (C1)

Questions ? Merci

Bibliographie MADDOX, Brenda (2002) Rosalind Franklin La dark Lady de l’ADN, des femmes Antoinette Fouque, Paris BENSON, Harris (2009) Physique 3 : Ondes, optique et physique moderne, ERPI SAYRE, Anne (1975) Rosalind Franklin and DNA, W. W. Norton Company inc, New York WATSON, J. CRICK F. (1953) Molecular structure of nucleic acids, Nature [En ligne] http://www.nature.com/nature/dna50/archive.html page consultée le 6 avril 2016 Cours Pharmacie (2008) Caractéristiques des acides nucléiques [En ligne] http://www.cours-pharmacie.com/biologie-moleculaire/caracteristiques-des-acides-nucleiques.html page consultée le 14 avril 2016 King’s College London (2016) Signer’s DNA, Franklin and her work [En ligne] http://www.kingscollections.org/exhibitions/archives/dna/early-work page consultee le 14 avril 2016 DNA Learning Center, Phoebus Levene [En ligne] https://www.dnalc.org/view/15672-phoebus-levene-c-1930-.html page consultée le 14 avril 2016 Your genome (2015) The discovery of DNA [En ligne] http://www.yourgenome.org/stories/the-discovery-of-dna page consultée le 14 avril 2016 The Us (2014) A Biography of the Dark Lady of Notting Hill [En ligne] http://www.theus.org.uk/article/biography-dark-lady-notting-hill page consultée le 6 avril 2016 Profiles in Science, National Library of Medecine, The Rosalind Franklin Papers [En ligne] https://profiles.nlm.nih.gov/ps/retrieve/Narrative/KR/p-nid/186 page consultée le 7 avril 2016 OUELLET, Gail, Agence Science Presse (2015) L’ADN de Franklin ou Watson? Aucune de ces réponses [En ligne] http://www.sciencepresse.qc.ca/blogue/2015/04/25/ladn-franklin-watson-aucune-reponses page consultée le 15 avril 2016

Crédits photos Rosalind https://upload.wikimedia.org/wikipedia/en/9/97/Rosalind_Franklin.jpg Base azotée - Appariement base azotée-ADN https://fr.wikipedia.org/wiki/Acide_d%C3%A9soxyribonucl%C3%A9ique ADN 3D http://www.cheneliere.info/cfiles/complementaire/fig1323.jpg Photographie 51 : https://www.google.ca/search?q=photo+51+rosalind+franklin&espv=2&biw=1366&bih=667&source=lnms&tbm=isch&sa=X&ved=0ahUKEwi99XWpoLMAhXEGz4KHQPCDvgQ_AUIBigB#imgrc=_ZRQKfcK7Wi23M%3A Spectre OEM http://www.rfcom.ca/primer/images/spectrum.gif Diffraction ADN http://s2.e-monsite.com/2010/01/17/03/xray_dnafr.jpg Diffraction cristal http://biochimej.univangers.fr/Page2/COURS/7RelStructFonction/3Structure/3ProteinStructure/3Figures/2Techniques/5PrincipeDiffraction.png Rosalind décès http://edito.seloger.com/lifestyle/ca-buzz/12-femmes-extraordinaires-qui-ont-change-la-face-du-monde-article-9136.html Prix Nobel http://www.achievement.org/achievers/wat0/large/wat0-023.jpg Nicole Kidman http://i.telegraph.co.uk/multimedia/archive/03438/kidman02_3438464b.jpg Doodle http://static.independent.co.uk/s3fs-public/thumbnails/image/2013/07/25/00/Google-Doodle-Rosalind-Fran.jpg