Quel type de liaison chimique relie les deux brins d'ADN entre eux ?

L’ADN est constitué de deux longues chaînes de nucléotides enroulées l’une autour de l’autre pour former une double hélice. Les deux brins ne sont pas reliés par des liaisons covalentes directes entre leurs squelettes : ce sont principalement des liaisons hydrogène qui unissent les bases azotées complémentaires placées au centre de la molécule. Cette organisation permet à la fois de stabiliser l’ADN et de séparer localement ses deux brins lorsque l’information génétique doit être copiée ou lue.

Une liaison entre bases complémentaires

Sur chaque brin, les nucléotides sont solidarisés par des liaisons covalentes appelées liaisons phosphodiester, qui forment le squelette sucre-phosphate de l’ADN. Entre les deux brins, en revanche, les bases azotées s’apparient grâce à des liaisons hydrogène. L’adénine s’associe à la thymine par deux liaisons hydrogène, tandis que la guanine s’associe à la cytosine par trois. Ces appariements dits complémentaires permettent aux deux brins de suivre des séquences correspondantes et assurent la conservation d’une copie de l’information génétique sur chacun d’eux.

Une stabilité qui ne dépend pas uniquement des liaisons hydrogène

Les liaisons hydrogène contribuent fortement à maintenir les deux brins associés, mais elles ne sont pas le seul facteur de stabilité de la double hélice. L’empilement des bases les unes au-dessus des autres, ainsi que d’autres interactions moléculaires, joue également un rôle important. C’est pourquoi une région riche en paires guanine-cytosine est souvent plus difficile à séparer qu’une région riche en paires adénine-thymine : la différence tient au nombre de liaisons hydrogène, mais aussi aux interactions d’empilement et à la séquence considérée. Il est donc exact d’identifier les liaisons hydrogène comme le type de liaison qui relie les bases des deux brins, sans en faire l’unique source de la stabilité de l’ADN.

Une séparation indispensable aux mécanismes génétiques

Lors de la réplication, les deux brins parentaux se séparent localement afin que chacun serve de modèle à la synthèse d’un nouveau brin. La transcription nécessite également l’ouverture temporaire d’une portion de la double hélice pour permettre la copie d’une séquence d’ADN en ARN. Des protéines spécialisées, notamment les hélicases pendant la réplication, facilitent cette ouverture. Les liaisons phosphodiester du squelette de chaque brin restent toutefois intactes : ce sont surtout les interactions entre les bases complémentaires qui sont rompues localement.

Dénaturation et réassociation

La chaleur ou certaines variations chimiques, notamment un pH fortement alcalin, peuvent provoquer la dénaturation de l’ADN, c’est-à-dire la séparation de ses deux brins sans destruction de leurs squelettes covalents. Lorsque les conditions redeviennent favorables, des brins suffisamment complémentaires peuvent se réassocier : ce phénomène est appelé renaturation ou hybridation. Cette propriété est utilisée en biologie moléculaire, par exemple lors de la PCR, qui alterne la séparation thermique des brins et l’appariement de courtes séquences complémentaires. Ainsi, les liaisons hydrogène donnent à l’ADN une association stable, mais réversible, entre ses deux brins.