IL. — Structure des acides nucléiques et leur dualité

Après la découverte des acides nucléiques, leur étude s’est développée, à la fois sur le plan chimique et physico-chimique et sur le plan biologique. Les travaux poursuivis ont conduit à une connaissance plus complète de la structure de leur molécule, à la découverte des deux types d’acides nucléiques (acide ribonucléique-et acide désoxyribonucléique), à une meilleure compréhension de leur rôle et de leur localisation.

1) Structure des acides nucléiques.

Nous devons la connaissance de la nature chimique de la molécule ‘d'acide nucléique aux travaux de nombreux chercheurs qui ont établi qu’un acide nucléique résulte de l’assemblage de plusieurs nucléotides, chacun d’eux étant constitué d’acide phosphorique, d’une base azotée purique ou pyrimidique et d’un sucre, ribose ou désoxyribose. La connaissance des bases azotées résulte principalement des travaux de Kossez, de Sreunez et de Levewe, celle des sucres des recherches de Kossez, HaMmmarsTeNx et de Levene (ce dernier auteur obtint avec JacoBs, en 1909, le ribose à l’état cristallisé, et avec Mori en 1929 le désoxyribose).

Nous avons une idée approximativement exacte de l'agencement structural des différentes parties de la molécule grâce aux travaux de toute une pléiade de chercheurs, dont nous ne citerons que les plus marquants : LEvENE, TAKAHASHI, Fiscaer, Brenereck, enfin GuzLann. La formule tétranucléctidique donnée par

() Pour plus de détails et pour la bibliographie classique se référer aux monographies et publications suivantes : ' :

— Levene (P. A.) et Bass (L. W.), « Nucleic acids ». The Chemical Catalog Company, New-York, 1931.

Brepereck (H.), « Nucleinsäure », Fortschr. der Chemie organ. Natarstoffe, 1938, 1, 23. ; ÉLUS ONE (J. M.), « Nucleic acids », A lecture delivered before the Chemical Society on May 5th. 1938, J. of the Chemical Soc., 1938, 2, 1722-1734, and « The structure of nucleic acids », Cold Spring Harbor symp. Quant. Biol., 1947, 12, 5-104.

— ts (J. P.), «Nucleoproteins », Ado. in protein Chemistry, 1, 209-287, Academic Press, New-York 1944. 3 t

— Davinson (J. N.), « The Biochemistry of the nucleic acids ». Methuen’s monographs on biochemical subjects, London-New-York, 1950. | a

Enfin, nous devons signaler l'important ouvrage japonais « Nucleic acids and nucleoproteins (Physics, Chemistry, Biology and Medicine), 1951, F. Egami édit., Japon » —, œuvre de tout un groupe de chercheurs, qui malheureusement n’est pas encore traduit et nous est de ce fait peu accessible.

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Levene et Sims et que nous schématisons ci-dessous, fut universellement admise jusqu’à ces dernières années.

OH Base — pentose — O — P—0 N | NC OH O0 N À Base — pentose — O0 — P—0 IN N\ OH O0 ÿs Base — pentose — 0 — P—0O Ne NS OH À K

Base — pentose —0—P—0

OH

En réalité, les déterminations de la masse moléculaire des acides nucléiques ont conduit bien vite à attribuer à ces corps une structure très complexe, le motif tétranucléotidique classique, que nous venons de voir, devant se répéter de multiples fois dans leur molécule. En effet, dans ia molécule d’acide, dont la masse s'exprime par des valeurs s’élevant à des dizaines ou à des centaines de milliers ou même à des millions doivent trouver place de nombreuses dizaines ou même des centaines ou des milliers de nucléotides (218). Les études d’Asrgury (7) sur le comportement aux rayons X de l’acide nucléique du thymus ont fourni des résultats en plein accord avec ces données. Aux rayons X, la molécule de ce corps se révèle, en effet, comme étant constituée par une fort longue chaîne, montrant une périodicité très nette dans sa structure propre, périodicité de l’arrangement côte à côte des nucléotides constituants.

Pour terminer cette revue rapide de nos connaissances sur la structure physico-chimique de la molécule d’acide nucléique, ajoutons que des recherches dans ce domaine se poursuivent toujours. L'emploi de méthodes d’analyse plus précises, appliquées à des produits préparés par des techniques plus sûres, permettent de pressentir que l’arrangement moléculaire polytétranucléotidique, dont nous avous donné ci-dessus le motif élémentaire, ne serait pas absolument exact. Des irrégularités dans le rapport entre les bases puriques et pyrimidiques auraient été constatées, ce qui indiquerait par exemple la présence d’un plus grand nombre de nucléotides pyrimidiques que de nucléotides puriques dans le polytétranucléotide (122-63) ; on aurait trouvé d’autre part, pour certaines variége d’acides nucléiques, une teneur en phosphore inférieure à ce qu’exigerait la théorie.

2) Dualité et localisation des acides nucléiques.

En étudiant Ia composition d’acides nucléiques de différentes sources, les auteurs se sont très vite aperçus qu’il en existait deux sortes : un acide nucléique dont le type est représenté par le produit qu’on extrait de la levure : l'acide zymonucléique (ou encore acide ribonucléique) et un acide nucléique du type de celui qu’on obtient à partir du thymus de Veau : l’acide thymonucléique (ou encore acide désoxyribonuclèique).

Ces deux acides se distinguent chimiquement par la nature de leurs bases

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L'ACIDE DÉSOXYRIBONUCLÉIQUE DES CELLULES ANIMALES 7 et MU QUE ns Un Ai #4

pyrimidiques (cytosine et uracile pour l'acide ribonucléique, cytosine et thymine pour l’acide bn Settbaiie ltqee) et dé leur sucre (ribose pour l'acide ribonucléique, désoxyribose pour l'acide désoxyribonucléique). Les bases puriques (adénine et guanine) sont les mêmes dans les deux cas.

On à cru pendant assez longtemps que l’acide ribonucléique ne se rencontrait que dans les tissus végétaux alors que l’acide désoxyribonucléique était caractéristique des tissus animaux. En réalité, il n’en est rien, ces deux acides sont représentés également dans les deux grands règnes d'êtres vivants mais ils se distinguent par leur répartition dans la cellule vivante. L’acide désoxyribonucléique est situé exclusivement dans le noyau alors que l’acide ribonucléique se trouve principalement dans le cytoplasme. Tandis que des chimistes (Jor- PES (124-125), Schmipr et TANNHAUSER (207), SCHNEIDER (209-210), GRÉGOIRE (108), Davipson (80) etc.) ont pu montrer la présence d’acide ribonucléique dans de très nombreux tissus animaux, des cytochimistes, utilisant des techniques nouvelles d'isolement et de séparation des constituants cellulaires, ont trouvé de l'acide désoxyribonucléique dans les noyaux isolés de tissus végétaux et de l'acide ribonucléique dans le matériel cytoplasmique privé de noyau (FEULGEN, FEULGEN, BEBRENS et MampiHASSAN (105) sur des cellules d'embryons de végétäux). : Enfin des travaux plus cytologiques ont permis de localiser définitivement les deux acides dans la cellule entière, je veux parler des études de photométrie en ultra-violet de CasPerssoN (47-48-49-50-51-54-55-56-57-58-59) et des travaux de BRACHET (1940-1941) (33-34-35). Par son test histochimique utilisant la ribonucléase, ce dernier auteur a bien démontré la présence d’acide ribonucléique dans le cytoplasme alors que l’acide désoxyribonucléique est contenu dans le noyau et ses constatations ont été confirmées par de nombreux auteurs (Gersn et Bopian 1943 (109), Davinson et Waymourx 1944 (86), Demrsey et Wiscocrti 1945 (93), etc.).

Cette répartition des deux acides nucléiques entre noyau et cytoplasme est si générale et si caractéristique de toute cellule vivante qu’on la retrouve jusque chez les microorganismes. En effet, après que RosiNow (204-205) eut montré la présence constante dans les corps bactériens d’un organite central basopbhile, apparaissañt nettement après traitement chlorhydrique à chaud, VenoreLzy (R.) (251) montra en analysant chimiquement la technique de RosiNow, que ce corps central devait être constitué d’acide désoxyribonucléique, dont il avait antérieurement constaté la présence constante dans de très nombreux germes à côté de l'acide ribonucléique (250).

Enfin, TuLasne et VENDRELY (R.) (243), par l’emploi d’enzymes spécifiques, achevèrent la démonstration de la localisation des deux acides dans la cellule bactérienpe,

Les recherches modernes ont permis de préciser mieux encore la répartition des acides nucléiques au sein de la cellule.

En ce qui concerne l’acideribonucléique, les belles recherches de BensLey (18-19), puis de CLau»e et Coll. (67-68 69), ont permis d’établir que cet acide est localisé dans des granules cytoplasmiques que l’on peut préparer par broyage et centrifugation différentielle de tissus vivants. CLAuDE décrit deux sortes de granules : de fins granules ultra-centrifugeables, qu’il appelle les microsomes et de gros granules. En 1949, ses élèves, Hocesoom, ScHNeIDER et PALLADE (120-121) montrent que les gros granules ne sont autres que les éléments du chondriome.

Dans le noyau au repos, l’acide ribonucléique est situé dans la partie centrale du nucléole, l’acide désoxyribonucléique est porté par l’euchromatine, et par un anneau entourant le nucléole, c’est la « nucleolar associated chromatin » (Casrersson et Taorezz 1944 (60), Hynen 1943 (123), Thorezz 1944 (241), Davinson et WAyMOUTH 1946 (79)).

L'élégante méthode d'absorption dans l’ultra-violet de CAsPFRSSON a même permis de localiser l'acide désoxyribonucléique sur le chromosome lui-même (47-48- 49 57-213). Travaillant sur les chromosomes géants de la grande salivaire de la Drosophile et des spermatocytes de Sauterelle, cet auteur a montré que l'acide désoxyribonucléique se localisait sur les bandes sombres de ces chromosomes. Bracer (34-37), par l’emploi de la coloration au vert de méthyle-pyronine et des

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enzymes spécifiques, a confirmé cette localisation ; la présence de l'acide ribonucléique dans les chromosomes qu’il a signalée a été discutée (SERRA, 1947 (215), VenoReLy (C. et R.), 1950 (244-247)).

Enfin, CLAuDE, en 1943 (70), par broyage de noyaux et centrifugation différentielle, a isolé des filaments de chromatine constitués principalement de désoxyribonucléohistone. Mirsry et Ris, qui ultérieurement (173) ont isolé par une autre technique des filaments du même ordre, pensent qu’il s’agit là de chromosomes. Mais cette interprétation est actuellement très contestée (134-135-2038).

Ainsi, nous savons actuellement que dans la cellule vivante, l’acide désoxyribonucléique est confiné dans le noyau, réparti au niveau de la chromatine et qu’il se localise le long des chromosomes dans leurs bandes sombres caractéristiques.

L’acide ribonucléique est représenté dans le noyau pour une petite part : il entre dans la constitution du nucléole — mais il se érouve presque entièrement dans le cytoplasme où il est porté par les mitochondries et les microsomes.

Il nous reste maintenant à envisager le point de vue dynamique de la question des acides nucléiques ; je veux parler de leur comportement dans la cellule au cours de variations physiologiques ainsi que leur rôle possible dans la vie de la -cellule.

IT. — Physiologie des acides nucléiques.

Nous l’avons vu au début de ce chapitre, les premiers auteurs travaillant sur les acides nucléiques désiraient étudier un matériel nucléaire: c’est sur les noyaux que portaient leurs investigations et c’est l’acide nucléique du noyau qui fut l’objectif principal et l’objet d’étude de ces précurseurs. Mais si l’on considère les recherches modernes, on s’aperçoit que l’acide ribonucléique a été très soigneusement étudié par les histophysiologistes et les biochimistes, alors que l’acide désoxyribonucléique suscitait un moindre intérêt. Les raisons de cette préférence apparaîtront nettement si nous esquissons une brève revue de nos connaissances sur la physiologie des acides nucléiques : alors que l’on ne remarque que peu de variations quantitatives de l'acide désoxyribonucléique, l'acide ribonucléique varie considérablement au cours de divers états physiologiques.

C’est CasPersson et son Ecole qui, grâce à sa méthode d'absorption dans l’ultraviolet, a pu le premier signaler le comportement de l'acide ribonucléique dans la cellule. Dans toute une série de travaux, maintenant classiques (53), il a montré que dans les cellules embryonnaires en voie d’active multiplication, dans les cellules sécrétant activement des substances protéiques (cellules pancréatiques, par exemple, glande sericigène du ver à soie, cultures de levures en intense multiplication) l'acide ribonucléique est toujours présent en grande quantité — et cette teneur en acide ribonucléique augmente au cours des synthèses de protéines. BrAcHErT (37) a, par sa méthode personnelle, confirmé largement ces résultats.

Boivin et VenDreLY (R.) (25) ont montré, chez les bactéries, que la quantité d’acide ribonucléique augmente considérablement au cours de la phase de latence précédant la multiplication. Ce résultat a été confirmé ultérieurement par MaLu- GREN et HEDEN (154).

D'autre part, au cours du jeûne protéique chez le Rat, Kosrerzirz (133) a vu que l’acide nucleique total du foie, rapporté au poids initial de l’animal, diminue par rapport au témoin. Davinson et Wavmoura (87), Camrsezz et Kos- TERLITZ (44) et plus récemmen' ManpeL (155-156) ont souligné que c’est l’acide ribonucléique du foie qui varie, alors que l’acide désoxyribonueléique ne subit pas de variation notable.

Finalement, nous avons nous-mêmes (244-248) pu vérifier ce fait en soulignant que la diminution de l'acide ribonucléique porte sur la fraction de cet acide contenue dans les microsomes de CLAUDE et non sur celle que renferme le chondriome qui ne varie pas. Ce résultat a été retrouvé par MunTwyLer, SEIrTER et HARKNESS (182).

On pourrait citer bien d’autres exemples de variation de l’acide ribonucléique

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s’opposant à la stabilité de l’acide désoxyribonucléique au cours de nombreux états physiologiques (gestation, lactation, etc...) (45).

Enfin, les résultats d’études avec les corps marqués (Bruess, Tracy et Con, 1944) (39), (HAMMARSTEN et Hevesy, 1947) (116), BROWN, PETERMANN et FursT (38, ont montré que le renouvellement de l'acide ribonucléique dans la cellule est bien plus rapide que celui de l'acide désoxyribonucléique.

Ainsi, l'acide ribonucléique apparait actuellement comme indispensable à une des fonctions les plus essentielles de la cellule vivante, c’est-à-dire la synthèse des protéines, qui constituent la propre substance de cette cellule et des protéines nécessaires au fonctionnement normal de l’organisme (protéines du plasma, enzymes, etc...).