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13 L’ordinateur ` a ADN
13.6.3 Quelques explications biologiques sur la r´ eplication des bases
Nous avons introduit dans la section 13.2 la m´ ethode g´ en´ erale qu’Adleman a utilis´ ee
pour r´ esoudre le probl` eme du chemin hamiltonien. Celle-ci se compose de cinq ´ etapes :
• s´ electionner tous les chemins qui commencent par le sommet 0 et qui finissent par
6 ;
• parmi ceux-l` a, s´ electionner tous ceux qui sont de la longueur souhait´ ee (sept sommets) ;
• retenir parmi les chemins restants ceux qui passent par tous les sommets ;
• regarder s’il reste des chaˆ ınes d’ADN dans l’´ eprouvette : si oui, on a trouv´ e une
(ou des) solution(s) ;
• analyser la ou les solutions pour connaˆ ıtre le ou les chemins.
Nous avons cependant omis les d´ etails techniques relatifs ` a la premi` ere ´ etape puisque
ceux-ci demandent des notions de chimie plus pouss´ ees. Nous exposons ci-dessous la
m´ ethode utilis´ ee par Adleman pour mener ` a bien cette premi` ere ´ etape.
Adleman a utilis´ e la technique d’amplification des g` enes (PCR). En gros, elle consiste
` a r´ epliquer tous les brins d’ADN ayant la bonne chaˆ ıne de d´ epart et la bonne chaˆ ıne
d’arriv´ ee pour qu’ils deviennent num´ eriquement pr´ edominants.
Ici, les chaˆ ınes qu’on veut r´ epliquer sont celles qui commencent par le sommet 0 (code
AGT T AGCA) et se terminent par le sommet 6 (code CCGAGCAA). En observant la
figure 13.1, on se rend compte qu’il est impossible d’aller au sommet 0 ` a partir d’un autre
sommet, tout comme il est impossible de partir du sommet 6 pour aller vers un autre
sommet. Si le sommet 0 se retrouve dans un chemin, il sera n´ ecessairement le premier
sommet, et le sommet 6 sera le dernier. Par exemple, une chaˆ ıne d’ADN g´ en´ erale ayant
les bons sommets de d´ epart et d’arriv´ ee est repr´ esent´ ee par
T C G T ... G G C T
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A G T T A G C A ... C C G A G C A A
La nature nous offre un outil puissant pour multiplier ces chaˆ ınes : l’ADN polym´ erase. Cet enzyme est capable de compl´ eter le brin compl´ ementaire d’une chaˆ ıne
d’ADN lorsqu’une « amorce » (les quelques premi` eres bases azot´ ees du brin compl´ ementaire) est pr´ esente.
La polym´ erase a une direction. En pr´ esence d’une amorce, un brin compl´ ementaire
est g´ en´ er´ e dans une seule direction. Nous allons r´ e´ ecrire nos chaˆ ınes en ajoutant le
symbole 5’ ` a une extr´ emit´ e et le symbole 3’ ` a l’autre, pour indiquer la direction de
la polym´ erase (cette notation sera expliqu´ ee ci-dessous). Il est important de noter que
la polym´ erase n’´ etend la chaˆ ıne que dans la direction 5’–3’ et qu’une chaˆ ıne ayant la
direction 5’–3’ ne peut ˆ etre li´ ee qu’` a une chaˆ ıne de direction 3’–5’. Apr` es ajout des
symboles 5’ et 3’, une chaˆ ıne d’ADN g´ en´ erale ayant les bons sommets de d´ epart et
d’arriv´ ee est repr´ esent´ ee par
13 L’ordinateur ` a ADN
13.6.3 Quelques explications biologiques sur la r´ eplication des bases
Nous avons introduit dans la section 13.2 la m´ ethode g´ en´ erale qu’Adleman a utilis´ ee
pour r´ esoudre le probl` eme du chemin hamiltonien. Celle-ci se compose de cinq ´ etapes :
• s´ electionner tous les chemins qui commencent par le sommet 0 et qui finissent par
6 ;
• parmi ceux-l` a, s´ electionner tous ceux qui sont de la longueur souhait´ ee (sept sommets) ;
• retenir parmi les chemins restants ceux qui passent par tous les sommets ;
• regarder s’il reste des chaˆ ınes d’ADN dans l’´ eprouvette : si oui, on a trouv´ e une
(ou des) solution(s) ;
• analyser la ou les solutions pour connaˆ ıtre le ou les chemins.
Nous avons cependant omis les d´ etails techniques relatifs ` a la premi` ere ´ etape puisque
ceux-ci demandent des notions de chimie plus pouss´ ees. Nous exposons ci-dessous la
m´ ethode utilis´ ee par Adleman pour mener ` a bien cette premi` ere ´ etape.
Adleman a utilis´ e la technique d’amplification des g` enes (PCR). En gros, elle consiste
` a r´ epliquer tous les brins d’ADN ayant la bonne chaˆ ıne de d´ epart et la bonne chaˆ ıne
d’arriv´ ee pour qu’ils deviennent num´ eriquement pr´ edominants.
Ici, les chaˆ ınes qu’on veut r´ epliquer sont celles qui commencent par le sommet 0 (code
AGT T AGCA) et se terminent par le sommet 6 (code CCGAGCAA). En observant la
figure 13.1, on se rend compte qu’il est impossible d’aller au sommet 0 ` a partir d’un autre
sommet, tout comme il est impossible de partir du sommet 6 pour aller vers un autre
sommet. Si le sommet 0 se retrouve dans un chemin, il sera n´ ecessairement le premier
sommet, et le sommet 6 sera le dernier. Par exemple, une chaˆ ıne d’ADN g´ en´ erale ayant
les bons sommets de d´ epart et d’arriv´ ee est repr´ esent´ ee par
T C G T ... G G C T
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A G T T A G C A ... C C G A G C A A
La nature nous offre un outil puissant pour multiplier ces chaˆ ınes : l’ADN polym´ erase. Cet enzyme est capable de compl´ eter le brin compl´ ementaire d’une chaˆ ıne
d’ADN lorsqu’une « amorce » (les quelques premi` eres bases azot´ ees du brin compl´ ementaire) est pr´ esente.
La polym´ erase a une direction. En pr´ esence d’une amorce, un brin compl´ ementaire
est g´ en´ er´ e dans une seule direction. Nous allons r´ e´ ecrire nos chaˆ ınes en ajoutant le
symbole 5’ ` a une extr´ emit´ e et le symbole 3’ ` a l’autre, pour indiquer la direction de
la polym´ erase (cette notation sera expliqu´ ee ci-dessous). Il est important de noter que
la polym´ erase n’´ etend la chaˆ ıne que dans la direction 5’–3’ et qu’une chaˆ ıne ayant la
direction 5’–3’ ne peut ˆ etre li´ ee qu’` a une chaˆ ıne de direction 3’–5’. Apr` es ajout des
symboles 5’ et 3’, une chaˆ ıne d’ADN g´ en´ erale ayant les bons sommets de d´ epart et
d’arriv´ ee est repr´ esent´ ee par