L’ADN : on le nomme souvent, mais qu’est-ce que c’est et où se trouve-t-il ? Et comment peut-on le voir et toucher, même sans se trouver dans un laboratoire ? Expérience pour enfants… qui plaît aussi aux adultes. (Bonus : une BD de Mel)

Pourquoi devrait-on extraire l’ADN d’une banane ? Normalement l’expérience pratique qui suit est proposée lors d’une animation scientifique avec les enfants, ou pendant les travaux pratiques au collège et au lycée. Le but est de parler de biologie de façon amusante et en faisant des activités manuelles, plébiscitées pas les jeunes.

Avant de passer à la description de l’expérience, je fais une rapide révision de biologie pour la cadrer théoriquement. Qui se souvient des leçons du lycée, peut sauter les prochaines lignes et passer directement au tutoriel.

Où se trouve-t-il, l’ADN ?

S’il faut l’extraire, il faut savoir d’où l’extraire. Rien n’explique mieux qu’une image.

 

En rose on peut voir une cellule. Elle peut constituer la totalité d’un être vivant, comme dans les cas des algues unicellulaires et des levures (champignons unicellulaires). Ou elle peut constituer l’unité fonctionnelle des tissus des plantes et des animaux : tissu musculaire, tissu osseux, tissu vasculaire des plantes, etc.

À l’intérieur d’une cellule il y a plein de choses, toutes très utiles à sa survie et sa fonction. Ce qui nous intéresse en ce moment est le noyau (en violet dans le dessin). Séparé du reste de la cellule par une membrane, il renferme la chromatine, un mélange d’ADN, d’ARN et de protéines. (Font exception les bactéries. Ces êtres unicellulaires appartiennent à un différent groupe d’êtres vivants: ils possèdent une molécule d’ADN qui n’est pas enfermée par le noyau.)

Revenons au dessin. La structure en forme de X est un chromosome. Il s’agit, comme on le voit dans l’image, d’une longue molécule d’ADN très enroulée sur soi-même et compactée autour des protéines (les petites boules violettes). Normalement les filaments d’ADN se trouvent entremêles comme dans une assiette de spaghettis. Lors de la division de la cellule, ils prennent la forme de chromosomes.

Qu’est-ce que c’est l’ADN et quelle est sa structure moléculaire ?

Son nom complet est acide désoxyribonucléique. C’est, en effet, un acide pour la présence des groupes phosphate, dérivés de l’acide phosphorique.

On peut voir qu’il s’agit d’un filament à double hélice qui rassemble à un escalier en colimaçon. Dans les « rampes » de l’escalier, on trouve les groupes phosphate liés à un sucre, le désoxyribose. Comme son nom l’indique (dés-oxy), ce sucre est un ribose sans un oxygène. Ce détail fait une des différence entre l’ADN et l’ARN.

Les « marches » de l’escalier sont, elles, constituées de bases azotées (base=contraire d’acide; azotée=qui contient de l’azote). Il y en a 4 types : A = adénine , G = guanine , C = cytosine , T = thymine. Voilà à quoi correspondent les lettres sur le dessin.

À quoi ça sert l’ADN ?

Des petites parties d’ADN, appelées gènes, contiennent les informations qui déterminent les caractéristiques propres aux êtres vivants : quel est le plan structural de notre corps, comment on se nourrit, comment on se déplace, comment on se repère dans l’espace, comment on réagit aux stimuli etc.

Une grand partie des informations est commune à tous les êtres vivants et une partie varie en fonction de l’être vivant. On est une plante, un animal, on a deux jambes, des nageoires, des ailes etc. À l’intérieur de chaque espèce, l’ADN définit les détails propres à chaque individu (couleur des cheveux,  taille d’un fruit,  prédisposition à une maladie génétique, etc.). L’ADN non seulement stocke ces informations, mais est responsable, avec d’autres structures cellulaires, de les transmettre aux générations suivantes.

Tutoriel de l’expérience d’extraction de l’ADN d’une banane

Matériel

• une demi banane (mais ça marche aussi avec d’autres fruits et légumes mixés)
• du sel
• du liquide vaisselle
• une assiette et une fourchette
• de l’alcool ménager
• un tube à essai ou autre récipient transparent
• un entonnoir
• un filtre à café

On commence par écraser la banane avec une fourchette. De cette manière on désagrège mécaniquement ses tissus végétaux et on sépare au maximum les cellules entre elles. Les tissus biologiques (végétaux ou animaux) sont, en général, formés d’ensembles de  cellules d’un même type unies entre elles.

Ensuite, on doit casser les cellules pour libérer le contenu. Pour ça, on utilise du liquide vaisselle.

Le liquide vaisselle contient des composants qui dissolvent les lipides, pour cette raison il est utilisé pour laver les gras. Il détruit, donc, les membranes biologiques (cellulaire et nucléaire) qui sont composée de lipides.

L’ajout de sel  permet aux molécules d’ADN de se rapprocher entre elles, en annulant la répulsion due à leur charge électrique négative et en éloignant les molécules d’eau qui les entourent.

On rajoute maintenant un peu d’eau pour rendre la solution plus liquide et on filtre, à l’aide d’un entonnoir et d’un filtre à café.

On transfère l’extrait de banane obtenu dans une éprouvette ou dans un autre récipient transparent. On rajoute délicatement de l’alcool ménager.

On utilise ici la technique d’extraction liquide-liquide. Cette technique permet d’extraire une substance dissoute dans un liquide A, à l’aide d’un autre liquide B. Les deux liquides ne doivent pas pas être miscibles.

L’alcool fait précipiter l’ADN. On voit apparaître des filaments opaques, parfois appelés méduses ou pelotes. Vous avez, enfin, vu l’ADN !

En laboratoire on appelle ce processus purification de l’ADN, mais dans ces conditions l’ADN obtenu n’est pas vraiment pur. Il est associé à des déchets cellulaires.  Peu importe.

Après tout ce travail, nous avons bien mérité une joli BD, dessinée pour cet article par Mel du blog Noodlybrain. Merci Mel !

Cet article est dédié à mon ami Giuseppe qui est bien adulte, mais qui s’est montré très intéressé quand, un jour, j’ai fait allusion à cette expérience.  Qui sait si, en lisant ce billet, il va vraiment faire cette expérience à la maison ? Et vous ?

Pour aller plus loin

Vidéo de l’expérience d’extraction d’ADN performée par Julie Voisin que je remercie pour la relecture

Vidéo de l’expérience sur le site du CEA

Document de l’European Union Reference Laboratories for food and feed

Fabriquer une molecule d’ADN avec des bonbons 

Fiche de l’expérience par le site Eduscol

Extraction de l’ADN d’une fraise par l’Università degli studi di Trento (en italien)