Évolution et Diversité du Vivant (101-NYA-05) Cours 3 (Première partie) Historique George Wells Beadle (1903 - 1989) Bernadette Féry Hiver 2007 Edward Lawrie Tatum (1909 - 1975)

Avant, on croyait que les protéines étaient le matériel héréditaire Expériences majeures ayant fait comprendre que l’ADN est le matériel héréditaire L'expérience de Griffith (1928) L'expérience d'Hershey et Chase (1952) À la recherche de la structure de l’ADN Découverte du lien entre l’ADN et les protéines. Invention du mot «gène» Hypothèse d’Archibald Garrod (1909) Expérience de George Beadle et Edward Tatum sur la moisissure du pain

1. Avant, on croyait que les protéines étaient le matériel héréditaire Au début des années 1940 on savait que les chromosomes étaient constitués d'ADN et de protéines mais on croyait que les protéines étaient le matériel héréditaire. Deux expériences majeures mènent les chercheurs à reconnaître leur erreur.

L'expérience de Griffith (1928) Expériences majeures ayant fait comprendre que l’ADN est le matériel héréditaire L'expérience de Griffith (1928) Deux souches bactériennes et des souris La souche S est non pathogène parce qu'elle est dépourvue de capsule. Le système immunitaire la reconnaît et la détruit. La souche R est pathogène parce que sa capsule la protège du système immunitaire de ses victimes.

Expérience Conclusions Souche R vivante «pathogène» Souche S vivante «non pathogène» Souche R tuée par la chaleur Mélange de souche S vivante et de souche R tuée par la chaleur La souris morte contient des cellules R vivantes Conclusions Les bactéries vivantes S «non pathogènes» ont capté quelque chose des bactéries mortes R «non pathogènes» et se sont transformées en pathogènes. L'agent de transformation est héréditaire puisque les bactéries transformées en pathogènes se reproduisent et forment d'autres bactéries pathogènes. Le matériel héréditaire n'est pas de nature protéique puisque la chaleur dénature les protéines et que les bactéries pathogènes injectées dans l'expérience ont été tuées par la chaleur. Serait-ce que le matériel héréditaire n'est pas constitué de protéines ???

L'expérience d'Hershey et Chase (1952) Deux groupes de virus (des phages) et des bactéries Un groupe de virus avait son ADN marqué avec du phosphore radioactif 32 (32P). Trois phages sur une bactérie Un groupe de virus avait ses protéines marquées avec du soufre radioactif 35 (35S). Injection de matériel génétique Une bactérie Campbell : 312 (2eéd. française) — Figure 16.2

Expérience A Conclusion Le traceur est à l’extérieur de la bactérie Campbell : 312 (2eéd. française) — Figure 16.2 Conclusion Les protéines radioactives du virus demeurent à l'extérieur des bactéries, dans le surnageant. Le matériel injecté aux bactéries, par les virus, n’est donc pas constitué de protéines. Taggart : 219 (1eéd. Fr) — Figure 13.4 Le traceur est à l’extérieur de la bactérie

Donc, le matériel héréditaire est l’ADN et non pas les protéines. Expérience B Campbell : 312 (2eéd. française) — Figure 16.2 Le traceur est à l’intérieur de la bactérie Conclusion L’ADN radioactif du virus entre à l’intérieur des bactéries. Le matériel injecté dans les bactéries, par les virus, est l’ADN. Taggart : 219 (1eéd. Fr) — Figure 13.4 Donc, le matériel héréditaire est l’ADN et non pas les protéines. Le traceur est à l’extérieur de la bactérie

3. À la recherche de la structure de l’ADN Les biologistes, maintenant convaincus que le support génétique est de l'ADN. Ils se lancent à la recherche de sa structure. Rosalind Franklin Morte à 38 ans d'un cancer Son équipe a reçu le prix Nobel en 1962 mais pas elle !!! Campbell : 313 (2eéd. française) — Figure 16.4 Sa radiographie de l'ADN par diffraction de rayons X

Watson et Crick proposent un modèle de l'ADN basé sur la radiographie de l'ADN faite par Rosalind Franklin. Watson Crick WATSON, J. D. & CRICK, F. H. C. , (1953) « A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid ». Nature, 171, p. 737-738.

4. Découverte du lien entre l’ADN et les protéines On sait que l’ADN est le matériel héréditaire et on connaît sa structure en double hélice. Mais comment dicte-il l’aspect physique d’un organisme ? Bientôt, on va découvrir le lien entre l’ADN (les gènes) et les protéines. Invention du mot «gène» Wilhem Johannsen dénomme « gènes » les particules de l'hérédité proposées par Mendel puis redécouvertes au début des années 1900. En 1909

Hypothèse « un gène-un enzyme » Archibald Garrod émet une hypothèse : les gènes contiennent l'information pour la formation d'enzymes particulières. En 1909 (40 ans avant que l'ADN ne soit reconnu comme étant le matériel héréditaire). À partir de l'étude d'une anomalie métabolique humaine : l'alcaptonurie (une affection bénigne où l'urine noircit rapidement à l’air). Il observe la fréquence de l’alcaptonurie dans diverses familles. Il constate que cette maladie se transmet selon les règles mendéliennes : le patient doit avoir reçu 2 gènes de la maladie. Il suggère que ces malades ont hérité d'une incapacité de produire une enzyme particulière. (Il appela ce type d'affection : les erreurs innées du métabolisme.)

Expériences prouvant la justesse de l’hypothèse de Garrod Par George Wells Beadle et Edward Tatum Chez Neurospora crassa, un champignon filamenteux : la moisissure rouge du pain (en 1941) Campbell : 329 (2eéd. française) — Figure 17.1

Conclusions Des mutations peuvent conduire à la modification d'enzymes qui ne fonctionnent plus correctement. Un gène a pour fonction de commander la production d'une enzyme spécifique (une protéine). L'hypothèse de Beadle et Tatum un gène-un enzyme est devenue un gène-un polypeptide. Pourquoi ? Les gènes déterminent les protéines en général, pas juste les enzymes. Certaines protéines sont faites de plusieurs chaînes polypeptidiques.

FIN DE LA PREMIÈRE PARTIE