Mieux comprendre certaines molécules biologiques grâce à l’informatique

L’ADN, l’ARN, ou encore les protéines sont des molécules biologiques cruciales pour un organisme vivant. L’information génétique est contenue dans l’ADN, véhiculée par l’ARN et exprimée à travers la synthèse des protéines ainsi codées. Prenons l’exemple de l’ARN ou acide ribonucléique. Cette molécule, transcrite de l’ADN, est constituée d’un enchaînement de ribonucléotides et chaque ribonucléotide porte une base azotée de type A (Adénine), C (Cytosine), G (Guanine) ou U (Uracile). Cet assemblage de nucléotides forme ce qu’on appelle la séquence primaire de l’ARN. Mais certaines bases peuvent être appariées avec d’autres, ce qui donne à l’ARN une forme complexe dans l’espace. La visualisation de cette forme dans un plan, en 2D, est appelée structure secondaire. La structure 3D, dans l’espace, est la structure tertiaire. Le repliement de l’ARN est un processus essentiel, car cette structure joue un rôle important pour déterminer la fonction de l’ARN.

Trois niveaux de représentation de la structure d’une molécule d’ARN.

Pour étudier les séquences d’ARN, on se situe à l’échelle nanométrique, soit un milliardième de mètre. Comme nous l’explique le chercheur, la bioinformatique aide alors à modéliser les différentes combinaisons de formes possibles, et à identifier rapidement les perturbations génétiques responsables de certaines maladies. Cela nécessite l’utilisation de modèles mathématiques et d’outils algorithmiques qui seront ensuite implémentés sous forme de programmes. Comment optimiser la prédiction de la forme d’un ARN ? Comment construire une séquence d’ARN se repliant de la façon souhaitée ? Toute une série de problèmes auxquels le chercheur est confronté.