Introduction
Le code génétique est le dictionnaire fondamental de la vie, le langage moléculaire qui permet à l'information héréditaire de s'exprimer. Il établit les règles de traduction entre le langage à quatre lettres des acides nucléiques (A, T, C, G pour l'ADN ; A, U, C, G pour l'ARN) et le langage à vingt lettres des protéines (les vingt acides aminés standards). Cette correspondance est universelle à presque toutes les formes de vie connues, des bactéries aux humains, ce qui suggère une origine évolutive commune très ancienne.
Description
Le code génétique est un code à triplets, non chevauchant et dégénéré. L'unité de base est le codon, une séquence de trois nucléotides consécutifs sur l'ARN messager (ARNm). Chaque codon spécifie un acide aminé précis ou un signal de ponctuation (début ou fin de la synthèse protéique). Il existe 64 codons possibles (4^3) pour 20 acides aminés, ce qui signifie que le code est redondant : la plupart des acides aminés sont codés par plusieurs codons (dégénérescence), une propriété qui confère une robustesse aux mutations. Par exemple, la leucine est codée par six codons différents. Seuls trois codons (UAA, UAG, UGA) ne codent pour aucun acide aminé ; ce sont des codons-stop qui signalent la terminaison de la traduction. Le codon AUG, qui code pour la méthionine, sert généralement de codon d'initiation.
Histoire
L'idée d'un code génétique émerge dans les années 1950, après la découverte de la structure en double hélice de l'ADN par Watson et Crick en 1953. Le physicien George Gamow propose le premier modèle théorique d'un code à triplets en 1954. La course au décryptage expérimental s'intensifie dans les années 1960. L'équipe de Marshall Nirenberg et Heinrich Matthaei réalise la première percée décisive en 1961 : en utilisant un ARN synthétique composé uniquement d'uracile (poly-U), ils démontrent que le codon UUU code pour l'acide aminé phénylalanine. Cette expérience pionnière ouvre la voie. Par la suite, les travaux de Nirenberg, Har Gobind Khorana (qui synthétise des ARN de séquence connue) et Robert Holley (qui détermine la structure d'un ARN de transfert) permettent de décrypter intégralement le code en 1965. Leurs travaux conjoints sont récompensés par le prix Nobel de physiologie ou médecine en 1968.
Caracteristiques
Le code génétique possède plusieurs propriétés clés : 1) **Universalité** : Il est quasiment identique chez tous les organismes vivants, des archées aux eucaryotes, ce qui est un pilier de la biologie évolutive. Quelques rares exceptions existent dans les mitochondries et certains protozoaires. 2) **Dégénérescence (ou redondance)** : Plusieurs codons peuvent coder le même acide aminé. Cette redondance minimise l'impact des mutations ponctuelles. 3) **Non-ambiguïté** : Un codon donné ne code toujours que pour un seul acide aminé. 4) **Non-chevauchant et sans ponctuation** : Les nucléotides sont lus dans des cadres de lecture fixes et continus, sans chevauchement. 5) **Colinéarité** : L'ordre linéaire des codons sur l'ARNm correspond à l'ordre linéaire des acides aminés dans la protéine synthétisée.
Importance
Le décryptage du code génétique est une découverte fondatrice de la biologie moderne. Il a fourni le cadre conceptuel essentiel pour comprendre comment les gènes contrôlent la synthèse des protéines et, par conséquent, le phénotype d'un organisme. Il est à la base de tous les domaines de la génétique moléculaire, de la biotechnologie et de la génomique. Son importance pratique est immense : il a permis le développement du génie génétique, de la production de protéines thérapeutiques (comme l'insuline humaine), de la thérapie génique, du diagnostic génétique et des techniques de séquençage de l'ADN. Comprendre ce code est également crucial pour étudier les maladies génétiques, où une mutation (changement dans la séquence de codons) peut altérer la fonction d'une protéine. Enfin, son universalité renforce le concept d'unité du vivant et offre des outils pour la biologie synthétique, où les scientifiques cherchent à créer de nouveaux codes ou à étendre le code existant.
