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En savoir plus expression des gènesLes gènes contiennent l’information génétique permettant la fabrication des protéines. Ce sont elles qui portent les fonctions très diverses nécessaires à la vie de chacune des cellules, et, plus largement, des organismes entiers : contraction musculaire, coagulation du sang, transmission de l’influx nerveux, adhésion des cellules entre elles, perception des couleurs, transport de l’oxygène vers les cellules, etc. A chaque activité sa protéine, ou plutôt son groupe de protéines, car plusieurs protéines doivent souvent agir de concert pour aboutir à la fonction !
L’ADN contenu dans les gènes peut être considéré comme un code qui doit être traduit pour permettre la fabrication des protéines.
Comment cela se passe-t-il ?
Lorsque la production d’une protéine est nécessaire, un signal est donné à l’organe qui est chargé de la produire.
Une enzyme intervient, permettant la production d’une copie conforme du gène codant pour la protéine considérée: ce nouveau brin se nomme l’ARN (acide ribonucléique).
L’ARN migre du noyau vers le cytoplasme de la cellule et sera à son tour décrypté nucléotide après nucléotide : l’enchaînement des nucléotides correspond en effet à une suite d’acides aminés qui entrent dans la composition des protéines produites dans l’organisme.
Chaque protéine joue un rôle primordial dans la vie de l’organisme : on comprend alors comment des erreurs au niveau de l’ADN peuvent entraîner des défaillances ou des maladies chez l’organisme : la dystrophine par exemple, protéine produite par les muscles, n’est pas synthétisée par les malades atteints de la myopathie de Duchenne en raison d’anomalies du gène codant pour la dystrophine.
Le mécanisme d’expression des gènes décrit est universel : cela signifie qu’il est valable dans toutes les espèces, qu’il s’agisse de microorganismes, de plantes ou d’animaux.
Transcription et traduction
La transcriptionPlusieurs protéines appelées facteurs de transcription vont alors se fixer juste avant le gène à activer, et vont décondenser l’ADN qui est extrêmement compacté dans le chromosome. Cette étape est importante car elle va permettre à une enzyme appelée ARN polymérase de se lier à l’ADN pour effectuer son travail de transcription du gène. Elle va lire le gène et le transcrire en une molécule similaire, véritable copie du gène, l’ARN primaire (ARN : acide ribonucléique). Cette molécule sera ensuite maturée par une série d’évènements dont ceux enlevant les portions correspondant aux introns du gène, qui ne contiennent pas d’information nécessaire pour la synthèse de la protéine. Cela conduit à l’obtention de l’ARN dit messager. La traduction
L’ARN messager sera exporté du noyau vers le cytoplasme de la cellule pour être traduit en protéines.
Et en effet il faut bien un système de traduction, car on doit passer d’un alphabet constitué des quatre lettres constituant l’ADN et l’ARN, à un alphabet différent, à 20 lettres, qui correspondent aux 20 acides aminés entrant dans la composition des protéines.
Au niveau des ribosomes, qui sont des sortes d’usines à synthétiser les protéines, les nucléotides se faisant suite dans l’ARN messager sont lus trois par trois, chaque groupe de trois nucléotides s’appelant un codon. Chaque codon indique précisément quel acide aminé doit être incorporé dans la protéine en cours de fabrication. Les ribosomes se déplacent progressivement le long de l’ARN messager jusqu’à son extrémité pour aboutir à la protéine complète.
La traduction du texte de l’ARN messager en protéine se fait grâce à un dictionnaire appelé le code génétique, qui indique la correspondance entre les codons lus sur l’ARN messager et les acides aminés devant être ajoutés dans la protéine.
Le code génétique est représenté dans le tableau suivant. Les 64 codons possibles correspondant à seulement 20 acides aminés, il va de soi que plusieurs codons codent pour le même acide aminé. Trois codons sont particuliers : ils ne codent pas pour un acide aminé, mais au contraire indiquent que la synthèse de la protéine doit s’arrêter car on est au bout de l’ARN messager. Ces trois codons sont appelés codons STOP.
Si certains gènes s’expriment dans toutes les cellules de l’organisme, car ils codent pour des protéines nécessaires au fonctionnement de toutes les cellules, ce n’est de loin pas la règle générale. Certains gènes s’expriment en effet uniquement à certains stades du développement (embryogenèse, fœtus, nouveau né, adulte) et dans certains tissus ou organes. L’expression dans tel ou tel tissu ou organe est rendue possible grâce à des facteurs de transcription spécifiques.
Le mécanisme d’expression des gènes décrit est universel : cela signifie qu’il est valable dans toutes les espèces, qu’il s’agisse de microorganismes, de plantes ou d’animaux.
Le code génétique utilisé n’est par contre pas le même dans tous les organismes.
Le code génétique utilisé par le génome nucléaire est également différent de celui mis en œuvre lors de l’expression des gènes contenus dans le génome mitochondrial.
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