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Rosalind Franklin, l’ombre lumineuse derrière la double hélice

Rosalind Franklin dans son bureau parisien, s.d. (source: CSHL via WikiCommons, CC BY-SA 4.0.).
 

Sans Rosalind Franklin, la structure de l’ADN serait restée un mystère bien plus longtemps. Ses clichés de diffraction des rayons X, dont le célèbre « Cliché 51 », ont permis de passer de l’hypothèse à la preuve. Pourtant, son rôle fut longtemps minimisé. Voici l’histoire d’une pionnière qui a changé la biologie moderne.

Rosalind Franklin n’était pas une théoricienne comme Watson et Crick, dont les noms sont aujourd’hui seuls à être associés à la découverte de la structure de l’ADN. C’était avant tout une expérimentatrice, spécialiste de l’imagerie par diffraction des rayons X.

Morte à 38 ans d’un cancer de l’ovaire, probablement lié à son exposition professionnelle aux rayons X, Rosalind Franklin est néanmoins loin de l’image de « rat de laboratoire » qui a pu lui être donnée par certains de ses compétiteurs, notamment James Watson. Elle était avant tout une femme épanouie, passionnée d’alpinisme et de défis.

 

Des débuts contrariés

Après des études de physico-chimie à l’université de Cambridge, Rosalind Franklin est engagée par la British Coal Research Association, pour y mener des études sur la structure du charbon.

Sa thèse de doctorat ès sciences est prête dès 1945, mais à cette époque, l’université de Cambridge n’autorise pas les femmes à devenir doctoresse (contrairement à l’université d’Oxford qui l’autorise depuis 1921). Elle soutient finalement sa thèse en 1948, dans un environnement essentiellement masculin, ce qui dit quelque chose de la place des femmes dans la société d’après-guerre.

Sur les conseils de son amie Adrienne Weill (chimiste, ex-sous-secrétaire d’État à l’éducation dans le gouvernement du Front Populaire, Française libre à Londres pendant la Guerre), Franklin vient ensuite travailler en France en 1947-1950, au Laboratoire central des services chimiques de l’État. Elle y travaille avec un certain Jacques Mering, élève de William Lawrence Bragg, mais sur lequel on n’a que peu d’informations.

En 1951, Franklin intègre le laboratoire de John Randall au King’s College, où travaille déjà Maurice Wilkins, lui aussi bon instrumentaliste. Randall confie à Franklin l’étude des structures des fibres d’ADN qui venaient d’être obtenues par un chercheur suisse, après avoir confié le même projet à Wilkins, sans que l’une et l’autre ne soient mis au courant1. Cette double attribution crée des tensions, et début 1953, Franklin quitte pour Oxford pour rejoindre Birbeck College à Cambridge, où elle collaborera notamment avec Aaron Klug pendant cinq ans.

 

État des connaissances sur l’ADN en 1953

Voici ce que l’on sait de l’ADN au début des années 1950 :

  • Il s’agit d’une molécule de très haut poids moléculaire, un long polymère composé de désoxyribose, de phosphates, et de deux types de bases dites aromatiques (les bases puriques et pyrimidiques, qu’on connaît aujourd’hui sous les noms d’adénine, thymine, cytosine et guanine) ;
  • Sa structure est ordonnée ;
  • Ses 4 bases varient en quantité, mais Erwin Chargaff a mis en évidence en 1952 certaines équivalences : il y a ainsi toujours autant d’adénine que de thymine, et de cytosine que de guanine, alors que les quantités d’adénine et de guanine sont différentes ;
  • Il se retrouve dans tout le monde du vivant, aussi bien dans les noyaux des cellules eucaryotes que dans les bactéries, etc. ;
  • On suppose que cette longue molécule qu’est l’ADN a une structure en forme d’hélice, mais c’est juste une théorie à ce stade.

Des expériences dites de transformation bactérienne par Oswald Avery en 1944 puis de transfert de l’ADN de phages par Alfred Hershey en 1952 ont ensuite mis en évidence que l’ADN est le support de l’hérédité.

Devant cette découverte, plusieurs équipes se mettent à étudier la structure de l’ADN, en s’appuyant notamment sur la diffraction de rayons X (technique mise au point par Bragg2), la difficulté étant de savoir comment interpréter les images ainsi obtenues.

Dès 1952, le chimiste Linus Pauling propose pour l’ADN un modèle en triple hélice (au lieu d’une double), avec les bases situées à l’extérieur (soit l’inverse de la situation réelle). À peu près au même moment, James Dewey Watson et Francis Crick, qui travaillent au Cavendish Laboratory à Cambridge, arrivent eux aussi à une structure similaire. W. L. Bragg, qui dirige leur laboratoire, les avertit dès 1952 que la direction dans laquelle ils partent n’est pas la bonne, mais les deux hommes passent outre son conseil…

 
 

Le rôle déterminant du « Cliché 51 »

Une image en particulier, dite « Cliché 51 », a joué un rôle tout à fait déterminant dans la connaissance de la structure de l’ADN. Cette image a été obtenue par Raymond Gosling  en 1952, alors qu’il était l’étudiant en thèse de Franklin : c’est grâce à la qualité exceptionnelle de cette photo de diffraction de rayons X que Franklin a pu modéliser la structure symétrique et hélicoïdale de l’ADN, qui s’avèrera exacte.

 
 

Seule ombre au tableau : alors que Franklin quitte le labo en 1953 après sa brouille avec Wilkins et Randall, Gosling reste dans l’équipe, et montre aussi la « Photo 51 » à Wilkins. Celui-ci la montre à son tour à Watson et Crick, sans que Franklin ne le sache, et la « Photo 51 » se retrouve à l’origine de plusieurs publications différentes.

C’est ainsi qu’en 1953, 3 papiers paraissent quasi-simultanément sur la structure de l’ADN :

  • Un par Franklin et Gosling : ils imaginent (sans réelle démonstration, à ce moment-là) une structure hélicoïdale pour l’ADN, avec les groupes phosphates au niveau de l’hélice, et les sucres et bases positionnés vers l’intérieur de l’axe de l’hélice. Les propositions de dimensions de Franklin et Gosling s’avèreront par la suite très proches de la réalité3 ;
  • Un papier de Wilkins, qui arrive à peu près aux mêmes résultats que Franklin et Gosling ;
  • Et le fameux papier de Watson et Crick, qui marquera les esprits mais ne présente en fait qu’un modèle juste, mais purement théorique. Cette proposition de modèle en double hélice inclut pour la première fois l’idée que, proche de l’axe médian antiparallèle de cette double hélice, les bases sont susceptibles de s’apparier grâce à des liaisons hydrogènes4.

Mais en juillet 1953, Franklin publie un nouvel article (soumis en mars de la même année, donc avant la publication de Watson et Crick, ce qui écarte toute accusation possible de plagiat), dans lequel elle apporte enfin la démonstration5, grâce à une analyse poussée des images de diffraction des rayons X, de l’existence de cette structure en double hélice imaginée par Watson et Crick6.

 
Modélisation de la structure de l’ADN. Figure réalisée par MesserWolland (2008). Source : WikiCommons. CC BY-SA 3.0.
 

Il ressort donc de cette « bataille d’articles » que Rosalind Franklin et Raymond Gosling

  • Ont obtenu des images de l’ADN par diffraction de rayons X, ce qui leur a permis de déterminer une structure en simple puis en double hélice, avec un pas de 3,4 nm et un diamètre de 2 nm ;
  • Ont fait l’hypothèse que les phosphates étaient situés à l’extérieur de l’hélice et les bases à l’intérieur ;
  • Ont observé que l’ordre des bases n’avait pas d’effet sur la structure générale ;
  • Et ont donc ainsi expérimentalement démontré la structure en double hélice imaginée par Watson et Crick.
 
 

De leur côté, Watson et Crick

  • Ont proposé une modélisation théorique de la structure ;
  • Ont les premiers eu l’intuition de son aspect de double hélice antiparallèle ;
  • Ont mis en évidence l’appariement des bases AT / CG avec deux ou trois liaisons hydrogène ;
  • Et ont proposé un modèle de réplication, qui sera fondamental pour la suite.
 
 

Rappelons tout de même que le travail de Watson et Crick était fondé sur la connaissance de résultats d’études de diffraction de rayons X qu’ils n’ont pas faites eux-mêmes, étant de purs théoriciens.

 

En savoir plus sur les suites de cette découverte

À la suite de ces avancées déterminantes, les découvertes supplémentaires s’enchaînent :

– 1955 : Crick démontre que le code génétique est constitué de triplets de base ;

– 1958 : L’hypothèse de réplication semi-conservative faite par Watson et Crick est démontrée par Meselson et Stahl ;

– 1961 : L’existence de l’ARN messager, dont l’hypothèse avait été proposée par Brenner et Monod, est démontrée dans deux articles de Gros, Watson et Brenner d’un côté, et Jacob et Meselson de l’autre ; Jacob et Monod déterminent les mécanismes de régulation de l’expression des gènes ;

– 1963 : Nirenberg, Holley et Koranza opèrent l’identification du code génétique entre correspondance triplet-acide aminé ;

– 1977 : premier séquençage de l’ADN par Sanger, étape essentielle pour la suite, qui entraîne une nouvelle révolution de la biologie moléculaire.

 

 

Une nouvelle occurrence de l’Effet Matilda ?

Watson et Crick reconnaissent dans leurs remerciements avoir été influencés par des résultats non publiés de Wilkins et Franklin, mais selon leur ancien collaborateur Aaron Klug7, ceux-ci ne savaient pas que leurs résultats avaient été mis à la disposition de leurs collègues (de même que le rapport d’évaluation du laboratoire qui présentait tous les travaux en cours en son sein, divulgué de manière indiscrète par Max Ferdinand Perutz fin 1952). L’appropriation d’informations est en tout cas quasiment indubitable.

 
Photographie prise par Cyndy Sims Parr lors d’une manifestation en 2019. Source : FlickR, via WikiCommons. CC BY-SA 2.0.
 

En 1962, le prix Nobel est finalement attribué à Wilkins, Crick et Watson, pour la découverte de la structure de l’ADN. Franklin étant décédée à cette époque, on ne sait pas si aurait été récompensée (le prix Nobel ne pouvant être remis qu’à 3 personnes maximum). Dans leurs discours de remerciement, Wilkins est le seul à mentionner et remercier Franklin8

 
Portrait de Rosalind Franklin, généré par Midjournay AI. Prompt par Netha Hussain (20 janvier 2023). Source : WikiCommons. Domaine public.
 

Après l’ADN

Même si elle ne semble pas trop en vouloir à ses collègues, Franklin quitte son laboratoire, et change de domaine de recherche pour devenir la première à déterminer la structure d’un virus (à ARN) : le virus de la mosaïque jaune du navet (Tymovirus brassicae).

À sa mort, Franklin est célèbre pour ses travaux sur la structure des virus, mais pas pour ceux sur l’ADN ! Il a fallu de nombreuses années, et le témoignage de Klug notamment, pour rétablir la vérité, et notamment le fait que Franklin a excellé dans l’utilisation de la diffraction des rayons X ainsi que dans l’analyse des images qui en résultaient, et a permis une amélioration considérable de ces techniques.

Le témoignage d’Aaron Klug sur sa collaboration avec Rosalind Franklin.
 

Sa mémoire et son héritage sont aujourd’hui reconnus et honorés (par des plaques en sa mémoire à King’s College et sur la façade de son ancienne maison, la création de prix de la Royal Society et de nombreux films et ouvrages, etc.). 39 institutions universitaires portent son nom au Royaume-Uni, ainsi que divers endroits en France (plusieurs écoles, un square dans le 15e arrondissement de Paris, un bateau, un robot sur Mars…).

 
 

Alain Fischer

Membre de l’Académie des sciences

 

Notes

  1. Ce genre de pratique, exemple du peu de confiance qu’un directeur de laboratoire peut avoir en une femme chercheuse, semble relativement courant à l’époque puisqu’il arrivera la même chose à Cecilia Payne-Gaposchkin lorsqu’elle travaillera sur les nuages de Magellan… []
  2. Cette technique consiste à bombarder une fibre avec des rayons X. Les atomes diffractent ces rayons, produisant une image en taches et anneaux. L’analyse de ces motifs permet de déduire la structure atomique. Franklin excelle dans l’interprétation d’images de ce type. []
  3. On prêtera au passage attention aux Remerciements faits par Franklin à Randall pour son intérêt pour ses travaux, ainsi qu’à Crick (mais pas à Watson, sans qu’on sache trop pourquoi), Alec Stokes et Wilkins pour leurs discussions. []
  4. On sait aujourd’hui que les groupes phosphates sont au niveau de l’hélice, et les sucres reliés aux bases sont tournés vers l’intérieur de l’hélice, avec des appariements base purique – base pyrimidique (adénine – thymine et guanine—cytosine). []
  5. Franklin propose même deux structures : l’une pour de l’ADN normal, l’autre pour de l’ADN déshydraté. Il semble que ce soit le travail sur la structure de l’ADN déshydraté qui ait fait perdre du temps à Franklin. À noter que Randall aurait apparemment proposé à Franklin de travailler sur la forme normale de l’ADN, et Wilkins sur la forme déshydratée, mais que tous les deux aient finalement travaillé ensemble sur les deux formes. []
  6. Cette tension entre théorie et expérience est relativement courante. Dans le cas de la découverte du boson de Higgs, par exemple, la théorie était là aussi très en avance sur l’expérience, même s’il a fallu attendre que la découverte expérimentale ait eu lieu pour donner le prix Nobel à Higgs (et non aux expérimentateurs du Cern). Il arrive aussi que le résultat expérimental précède la théorisation, et que ce soit les expérimentateurs qui reçoivent les lauriers… []
  7. Futur prix Nobel pour son travail sur la structure des virus, travail commencé par Rosalind Franklin. []
  8. Watson va même jusqu’à tenir des propos assez méprisants au sujet de Franklin, y compris sur le plan du physique et de la manière de s’habiller, dans son ouvrage Double Hélice. []

Le texte seul est utilisable sous licence Creative Commons Attribution Utilisation non commerciale Pas d’Œuvre dérivée 4.0 International. Les autres éléments (illustrations, fichiers annexes importés) sont “Tous droits réservés”, sauf mention contraire.


OpenEdition vous propose de citer ce billet de la manière suivante :
Alain Fischer (24 mars 2026). Rosalind Franklin, l’ombre lumineuse derrière la double hélice. Vie des sciences. Consulté le 19 avril 2026 à l’adresse https://doi.org/10.58079/15muz


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