L'expression de l'information génétique
Comment une simple molécule d'ADN peut-elle donner naissance à un être vivant unique ? Découvre le code secret de la vie !
Introduction
Chaque cellule de ton corps contient le même ADN, le même plan de construction. Pourtant, une cellule de peau et une cellule musculaire sont très différentes ! Cette différence vient de l'expression de certains gènes plutôt que d'autres. Mais comment cette information, écrite dans l'ADN, est-elle lue et utilisée ?
Si l'ADN est le livre des instructions, comment la cellule fait-elle pour lire une page précise et construire l'objet correspondant ?
1🔍 Du gène à la protéine : le dogme central
L'information héréditaire est portée par les gènes, des segments d'ADN. Chaque gène contient les instructions pour fabriquer une protéine (ou une chaîne polypeptidique). Les protéines sont essentielles : elles forment les structures (comme le collagène de la peau), les enzymes (qui accélèrent les réactions chimiques), les anticorps, etc. Le dogme central de la biologie moléculaire résume ce flux d'information : ADN → ARN → Protéine.
Macromolécule composée d'une ou plusieurs chaînes d'acides aminés, pliées en une structure tridimensionnelle. Elle assure de très nombreuses fonctions dans la cellule et l'organisme.
Un gène = une information pour une protéine. C'est l'expression de certains gènes, et pas d'autres, qui détermine l'identité et la fonction d'une cellule.
2📝 Étape 1 : La transcription (ADN → ARN messager)
L'ADN reste précieusement enfermé dans le noyau. La première étape consiste à en faire une copie transportable qui pourra sortir du noyau. C'est le rôle de la transcription.
Représentation simplifiée de la synthèse d'un ARN messager à partir d'un brin d'ADN.
- 1. Double hélice d'ADN déroulée
- 2. ARN polymérase
- 3. Brin d'ARN messager en cours de synthèse
3🧬 Étape 2 : La traduction (ARNm → Protéine)
L'ARNm voyage jusqu'aux ribosomes, situés dans le cytoplasme. C'est là que le message codé va être traduit en une chaîne d'acides aminés, c'est-à-dire en protéine.
Règles de correspondance universelles (les mêmes pour presque tous les êtres vivants) qui permettent de convertir la séquence de nucléotides de l'ARNm en séquence d'acides aminés. Il est fondé sur des <strong>triplets de nucléotides</strong> appelés <em>codons</em>.
Le codon AUG code pour l'acide aminé Méthionine et sert souvent de codon initiateur (début de la protéine). Les codons UAA, UAG ou UGA sont des codons stop qui signalent la fin de la synthèse.
La traduction nécessite des ARN de transfert (ARNt). Chaque ARNt possède à une extrémité un anticodon complémentaire à un codon de l'ARNm, et à l'autre extrémité l'acide aminé correspondant. Le ribosome assemble les acides aminés apportés dans l'ordre imposé par la séquence de l'ARNm.
4⚙️ Synthèse : une usine cellulaire bien réglée
L'expression génétique est un processus finement régulé. La cellule ne fabrique pas toutes ses protéines en permanence. Elle adapte sa production en fonction de ses besoins (développement, réponse à l'environnement, spécialisation). Cette régulation peut s'effectuer à différentes étapes : sur l'activation de la transcription, sur la stabilité de l'ARNm, ou sur l'efficacité de la traduction.
La séquence des acides aminés (structure primaire) détermine le pliage de la protéine (structure 3D), qui détermine sa fonction. Une erreur dans la séquence d'ADN (mutation) peut donc altérer la protéine et sa fonction.
Représentation complète du flux d'information, de l'ADN dans le noyau à la protéine fonctionnelle dans le cytoplasme.
- 1. Noyau : Transcription (ADN → ARNm)
- 2. Cytoplasme : Traduction au ribosome (ARNm → Protéine)
- 3. Protéine fonctionnelle (enzyme, structure...)
Vocabulaire
Processus par lequel l'information portée par un gène est utilisée pour synthétiser une molécule fonctionnelle, le plus souvent une protéine.
Ex: L'expression du gène de l'insuline dans le pancréas permet la production de l'hormone insuline.
Première étape de l'expression génétique : synthèse d'une molécule d'ARN messager (ARNm) complémentaire à une séquence d'ADN (le gène).
Ex: La transcription a lieu dans le noyau de la cellule.
Seconde étape de l'expression génétique : décodage de la séquence de l'ARNm en une chaîne d'acides aminés (protéine) par les ribosomes.
Ex: La traduction de l'ARNm de l'hémoglobine produit la protéine hémoglobine.
Molécule d'ARN simple brin, copie transitoire d'un gène, qui transporte l'information génétique du noyau vers le cytoplasme où elle sera traduite.
Ex: L'ARNm sert de patron pour l'assemblage des acides aminés.
Correspondance universelle entre la séquence de nucléotides (sous forme de triplets ou codons) et la séquence d'acides aminés d'une protéine.
Ex: Le codon GCC code toujours pour l'acide aminé Alanine.
Organite cellulaire composé d'ARN et de protéines, qui est le site de la traduction (synthèse des protéines).
Ex: Les ribosomes lisent l'ARNm et assemblent la chaîne polypeptidique.
Molécule organique qui est l'unité de base des protéines. Il existe 20 acides aminés différents chez l'Homme.
Ex: La séquence et l'ordre des acides aminés définissent chaque protéine.
Triplet de nucléotides sur l'ARN messager qui spécifie un acide aminé particulier ou un signal de ponctuation (début/stop).
Ex: AUG est le codon start qui code pour la Méthionine.
