Effets des rayonnements ionisants sur l’ADN

Effets des rayonnements ionisants sur l’ADN

Pourquoi l’ADN intéresse t’il les physiciens … ?

Support de l’information génétique propre à chaque organisme vivant, assurant leur fonctionnement et leur développement, l’ADN est la molécule centrale de la vie, la vérité qui faisant l’ADN un objet d’étude fascinant pour les biologistes. Par ailleurs cette molécule intéresse également les biochimistes et aussi les physiciens depuis Watson et Crick publient sa structure moléculaire en double hélice et par conséquence l’émergence d’une problématique sur la corrélation entre la structure et la fonction biologique de cette molécule. Il est bien évident que la stabilité ou bien la structure statique de la molécule biologique ADN n’est pas suffisante pour expliquer leur fonctions .pour cela il faut étudier les interactions de la molécule d’ADN avec son environnement (les rayonnements ionisants), dans ce cadre les physiciens ayant une contribution intéressante (Sanrey 2008).

Notion de la radiobiologie

La radiobiologie est une science étude les effets physique et biologique des rayonnements sur le vivant à partir de décrire et de comprendre les modes et les mécanismes d’action, les processus d’interactions des rayonnements ionisants au niveau moléculaire, cellulaire et tissulaire. Ses principes appliquées dans l’utilisation thérapeutique des radiations ionisantes mais elle permettra surtout de fixer des limites et de déterminer des normes dans le grand domaine de la radioprotection (Moerschel 2009).

Systèmes étudiés

Les acides nucléiques

Il existe deux grandes catégories d’acides nucléiques : les acides désoxyribonucléiques (ADN) et les acides ribonucléiques (ARN) (Figure II.1). Les premiers sont essentiellement localisés dans le noyau des cellules et les seconds dans le cytoplasme cellulaire. Les acides nucléiques (ADN et ARN) sont des macromolécules composés de sous-unités appelées nucléotides. Dans notre étude on s’intéresse par le premier type, les acides désoxyribonucléiques (ADN) (Boukabcha 2010)

Acide désoxyribonucléique « ADN »

 c’est l’acronyme de « Acide Désoxyribonucléique », est une macromolécule ubiquitaire, propre à tous les organismes vivants, elle est le support de l’information génétique, autrement dit responsable à la forme et aux fonctions internes des organismes. La continuité de chaque espèce vivante est assurée par la structure statique et la fidélité de transmission de l’information génétique portée par l’ADN, par ailleurs ce dernier peut se modifier au cours du temps, à cause des agents endogènes et d’autres exogènes et par conséquence l’évolution des espèces (Gines2006) (Le Bihan 2009). 

Définition

 L’ADN est un polymère extrêmement complexe, soit du point de vue morphologique ou physiologique, l’ADN présente une structure en double hélice d’un diamètre de 2 nm, d’un pas de 3,4 nm comprend 10 paires de bases azotées (Figure II.2).Toutes les cellules somatiques d’un organisme ont un ADN de même composition et la composition en bases de l’ADN est caractéristique de chaque espèce (Boissière 2004).L’ADN est organisé en chromosome Dans les noyaux, La double hélice n’existe jamais libre, elle est enroulée autour des molécules s’appelé «histones», petites protéines en quantité à peu près égale à celle de l’ADN, cet ensemble constituant les nucléosomes. Ce complexe ADN-protéines(les nucléosomes) compactés sous forme de fibres appelées aussi chromatine. Ce dernier est condensé en chromosomes Figure (II.3) (TRAN 2012).

Structure et Composition chimique

L’ADN est constitué de quatre nucléotides qui sont répétés de façon non aléatoire, donnant ainsi la séquence nucléotidique, pour cela on parle souvent de poly nucléotide pour caractériser un brin d’ADN. Les nucléotides sont constitués de trois éléments liés covalentes entre elles Figure (II.4) :  Un groupement phosphate (en orange dans la Figure (II.4)), il est responsable de la charge négative de l’ADN.  Un sucre ou désoxyribose (en bleu dans la Figure (II.4)).  Une base nucléique (en vert dans la Figure (II.4)) (Le Bihan 2009).La composition de l’ADN en bases nucléiques est de nombre de quatre, deux bases puriques, l’adénine (A) et la guanine(G), et deux bases pyrimidiques, la cytosine (C) et la Thymine (T) comme le montre la Figure (II.5) (Le Bihan 2009).

Propriétés essentielles des chaines d’ADN 

La molécule de l’ADN est formée de deux chaînes (brins) de nucléotides qu’ont trois propriétés essentielles (Chennouf 2011) : Chapitre II : Effets des rayonnements ionisants sur l’ADN 35  Les deux chaînes de l’ADN présentent dans l’espace une configuration hélicoïdale : Elles s’enroulent autour d’un axe en formant une double hélice droite(FigureII.2), (Figure II.6).  Elles sont antiparallèles : les deux brins de nucléotides sont parallèles mais dans des directions opposées (de 5’ vers 3’) (Figure II.2).  Elles sont complémentaires : les bases des deux brins ne pouvant pas s’apparier n’importe comment, les deux bases C et T, dites bases pyrimidiques, forment de petite brique alors que les deux bases A et G, dites bases puriques, forment de grandes briques. On ne peut associer qu’une petite brique- une pyrimidine – avec une grande brique – une purine : l’association de deux purines prendrait trop de place et deux pyrimidines seraient trop éloignées pour former un barreau – une liaison stable -. Les couples autorisés sont A-T et C-G (Les Pb constituant chaque barreau ont la même taille, une pyrimidine associe à une purine) (Figure II.6).