Acide ribonucléique - Définition

Historique

Les acides nucléiques ont été découverts en 1868 par Friedrich Miescher. Miescher appela la nouvelle substance « nucléine » car elle se trouvait dans le noyau des cellules. La présence d'acides nucléiques dans le cytoplasme de la levure fut identifiée en 1939 et leur nature ribonucléique fut établie, contrairement aux chromosomes qui contenaient de l'ADN avec des désoxyriboses. À la fin des années 1950, Severo Ochoa parvint à synthétiser in vitro des molécules d'ARN au moyen d'une enzyme spécifique, la polynucléotide phosphorylase, ce qui permit l'étude des propriétés chimiques et physiques de l'ARN. Le rôle de l'ARN comme « messager » intermédiaire entre l'information génétique contenue dans l'ADN et les protéines fut proposé en 1960 par Jacques Monod et François Jacob à la suite d'une discussion avec Sydney Brenner et Francis Crick. Ensuite, le déchiffrage du code génétique fut réalisé par Marshall Nirenberg dans la première moitié des années 1960. Il utilisa pour cela des ARN synthétiques de séquence nucléotidique connue dont il étudia les propriétés de codage.

Les ribosomes furent observés pour la première fois par le biologiste belge Albert Claude au début des années 1940. Par des techniques de fractionnement subcellulaire et de microscopie électronique, il mit en évidence des « petites particules » de nature ribonucléoprotéique, présentes dans tous les types de cellules vivantes. Il les baptisa « microsomes », plus tard renommés ribosomes.

La structure secondaire des ARNt fut établie par Robert Holley, qui parvint à purifier et à analyser la séquence de l'ARNt spécifique de l'alanine en 1964. Ce fut un progrès majeur dans la compréhension du déchiffrage du message génétique porté par les ARN messagers. La structure tridimensionnelle d'un ARNt fut résolue en 1974, indépendamment, par les équipes de Aaron Klug et Alexander Rich, montrant pour la première fois la structure complexe d'un ARN. L'existence de propriétés catalytiques des ARN fut montrée indépendamment par Sidney Altman et Tom Cech en 1982, sur la ribonucléase P d'une part et sur les introns autoépissables d'autre part. La résolution de la structure des sous-unités individuelles du ribosome en 2000 par les équipes de Tom Steitz, Ada Yonath et Venki Ramakrishnan, puis celle du ribosome entier par l'équipe de Harry Noller en 2001, constituèrent un progrès essentiel dans la compréhension du mécanisme central de la biologie qu'est la traduction des ARNm en protéines. De plus, cela permit de montrer, entre autres, que le ribosome était aussi un ribozyme.

Utilisations thérapeutiques et biotechnologiques

L'ARN est utilisé aujourd'hui dans un certain nombre d'applications en biologie moléculaire, en particulier grâce au processus d'interférence ARN, qui consiste en l'introduction dans des cellules eucaryotes de courts fragments d'ARN double-brin appelés « petits ARN interférents » (ARNsi). Longs d'une vingtaine de paires de bases, ces ARNsi sont utilisés par une machinerie cellulaire capable de dégrader les ARNm de manière spécifique. Seul les ARNm contenant une séquence correspondant à celle de l'ARNsi sont dégradés, ce qui permet de diminuer sélectivement l'expression d'une protéine donnée. Cette approche technologique est beaucoup plus simple et rapide que l'établissement de lignées murines inactivées (knock-out) et s'appelle un knock-down.

Des essais d'utilisation de cette technique à des fins thérapeutiques sont envisagés, par exemple en ciblant des gènes viraux pour lutter contre des infections, ou des oncogènes, dans le cas de cancers. Ils nécessitent cependant de stabiliser les ARNsi pour éviter leur dégradation par des ribonucléases et de cibler leur action vers les cellules concernées.