chapitre iv: expression de l`information genetique

COURS : Biologie. Partie 1
Expression de l’information génétique
CHAPITRE IV: EXPRESSION DE
L’INFORMATION GENETIQUE
INTRODUCTION
L’information génétique d’une cellule est portée par l’ADN nucléaire. C’est un ensemble de
gènes, c’est-à-dire de séquences d’ADN qui déterminent une fonction précise. Cette fonction
est assurée par une protéine, de structure ou de fonction, voire un ARN.
L’expression de l’information génétique est donc le passage d’une structure strictement
informative, l’ADN à une structure uniquement fonctionnelle, protéine ou ARN. Ceci est
rendu possible par deux phénomènes complémentaires : la transcription, qui forme un
intermédiaire entre ADN et protéine, l’ARN messager, et la traduction, qui décode cet ARN
messager pour produire une protéine. La plupart du temps, cette dernière doit encore subir
une série de modifications avant d’être véritablement opérationnelle : c’est la maturation.
I. LA TRANSCRIPTION
Ce processus se déroule dans le noyau cellulaire et permet de copier un fragment d’ADN en
un ARN messager (ARNm). La figure en donne le principe.
L’ARN polymérase ouvre la molécule d’ADN et assemble des ribonucléotides en un brin
d’ARN complémentaire d’un des brins d’ADN., qui est, pour cette raison, appelé brin
transcrit. La thymine est absente de l’ARN où elle est remplacée par l’uracile
(complémentarité A-U). A titre indicatif, l’orientation du processus vous est donnée : l’enzyme
synthétise le brin d’ARN dans le sens 5’→3’ et donc progresse sur le brin transcrit dans le
sens 3’→5’.
Un même gène est transcrit un grand nombre de fois, plusieurs polymérases travaillent
successivement sur le même brin. Il en résulte un aspect caractéristique au microscope
électronique.
La transcription n'est pas, contrairement à la réplication, dépendante du cycle cellulaire : une
cellule produit des protéines en fonction de ses besoins, et pas uniquement dans le but de
se diviser. D’ailleurs, les cellules qui ne peuvent plus se diviser, comme les neurones et les
cellules musculaires, sont le siège d’une intense activité de transcription.
Ce n’est pas non plus un phénomène total : en fonction de son programme génétique et des
informations extérieures, une cellule n'effectuera la transcription que de certains gènes.
Ceci suppose un contrôle précis du phénomène. En fait, chaque gène est soumis à
régulation au niveau d’un site précis de l’ADN situé en amont du site de début de la
transcription : le promoteur. Selon les cas, la présence ou l’absence d’une substance à cet
endroit peut activer ou inhiber la transcription du gène réglé par ce promoteur. Par exemple,
la synthèse de l’acide aminé tryptophane chez les bactéries est catalysée par plusieurs
enzymes codées par des gènes commandés par un même promoteur. Dans ce cas c’est la
fixation du tryptophane à un répresseur qui bloque l’initiation de la transcription au site
promoteur. Ce mécanisme permet d’ajuster précisément le taux de l’acide aminé qui n’est ni
en excès ni en manque.
Remarque : Nous avons surtout évoqué la synthèse de l’ARN messager, mais la
transcription concerne également l'ARNr et l’ARNt. Cependant ces derniers ne seront jamais
traduits.
Maturation des ARNm chez les eucaryotes
Quand on réalise une copie d’un ARNm cytoplasmique en ADN et qu’on l’hybride avec l’ADN
du gène dont il est issu, on obtient le résultat suivant :
Certaines parties de l'ADN nucléaire du gène ne sont pas présentes sur l'ARNm.
En effet, chez les eucaryotes, les gènes sont constitués de séquences qui ne seront pas
traduites : les introns, qui séparent les séquences traduites : les exons.
Introns et exons sont transcrits pour former un transcript primaire ou ARN prémessager.
Celui ci subira dans le noyau une maturation qui comprend entre autres l’excision-épissage,
c’est-à-dire l’élimination des introns et le raboutage dans l’ordre des exons.
C'est finalement un ARNm mature qui passe dans le cytoplasme pour être traduit.
La plupart des gènes eucaryotes sont ainsi constitués d’une mosaïque d’introns et d’exons,
alors que les gènes procaryotes ne contiennent pas de séquences introniques.