Une hélice est une forme formée par une courbe lisse. Pour visualiser cette forme, on peut imaginer un ruban enroulé autour d’un bâton, ou le cordon spiralé entre un combiné téléphonique et sa base. Un escalier en colimaçon est un autre exemple pratique.
En biologie, les grosses molécules n’existent pas simplement sous forme de longues chaînes droites ; au lieu de cela, ils s’enroulent et se plient en des formes très complexes. La forme d’une molécule joue un rôle crucial dans la détermination des propriétés et de la fonction de la molécule. Une hélice est l’une de ces formes tridimensionnelles formées de grosses molécules, et elle a un rôle important en biologie.
Les hélices peuvent être à droite ou à gauche, selon le virage de la courbe autour de l’axe central. L’orientation peut être déterminée en regardant la forme sur toute sa longueur. Si le mouvement s’éloignant de l’observateur se fait dans le sens des aiguilles d’une montre, alors la structure est à droite. Si le mouvement est dans le sens inverse des aiguilles d’une montre, alors il est gaucher. La latéralité, ou chiralité, ne peut pas être modifiée en la regardant sous un angle différent, mais c’est une propriété inhérente à la forme.
En 1951, Linus Pauling et Robert B. Corey du California Institute of Technology ont montré qu’un enroulement précis de la protéine kératine permettait à des liaisons hydrogène de se former et de stabiliser la structure. Ce qu’ils ont découvert était une hélice alpha, qui est une forme droitière. Ils ont déterminé que la structure hélicoïdale aide à maintenir la forme de la molécule et lui donne beaucoup plus de stabilité que lorsqu’elle est déroulée.
Les protéines sont constituées de chaînes d’acides aminés, appelées polypeptides. Dans les protéines, chaque tour de l’hélice alpha occupe environ 3.6 acides aminés de la chaîne. La forme hélicoïdale est maintenue par des liaisons hydrogène se formant entre le groupe amino d’un acide aminé et l’oxygène du troisième acide aminé au-delà dans la chaîne.
Les protéines fibreuses, y compris la kératine, présentent un motif hélicoïdal à la base. Il existe également des protéines complexes qui ont des arrangements hélicoïdaux, y compris le collagène, qui est une triple hélice. Le collagène est composé de trois chaînes polypeptidiques, chacune à droite, toutes enroulées les unes autour des autres.
L’acide désoxyribonucléique (ADN) et l’acide ribonucléique (ARN) sont deux autres exemples de molécules qui ont une structure en hélice alpha. L’ARN se compose généralement d’un seul brin de nucléotides enroulé en une hélice alpha, tandis que l’ADN est composé de deux brins. Il est très rare que l’ADN existe dans une seule chaîne ; au lieu de cela, deux chaînes identiques, orientées dans des directions opposées, sont disposées côte à côte. Les bases azotées entre les deux se lient par liaison hydrogène, formant des ponts, comme les barreaux d’une échelle. Cela rend l’ADN très stable, ce qui est extrêmement important pour protéger le matériel génétique stocké dans une molécule.