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Marianne

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La transcription

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Introduction :

Le gène est un enchaînement de nucléotides, il gouverne la synthèse d’une protéine (cette dernière étant un enchaînement d’acides aminés). Cette protéine est responsable du phénotype exprimé par chaque individu. Les protéines sont très nombreuses et peuvent remplir différentes fonctions, comme en étant des enzymes ou des anticorps. Elles se retrouvent alors dans tout le corps. Pourtant, elles proviennent d’un gène qui se trouve sur l’ADN. Ce dernier est enfermé dans le noyau de chaque cellule.

Ce cours va permettre de voir dans une première partie où se trouve la synthèse des protéines. Une deuxième partie permettra de s’intéresser à la première étape de l’expression d’un gène, la transcription. Enfin, une troisième partie permettra de conclure en expliquant ce qu’est la maturation de l’ARN.

Localisation de la synthèse des protéines

Les chercheurs utilisent le principe de l’autoradiographie pour comprendre le chemin de différentes molécules dans un organisme vivant. Le principe est de placer une cellule dans un milieu contenant la molécule du métabolisme que l’on souhaite observer. Un des atomes a été remplacé par un isotope radioactif.

Une expérience est réalisée avec des acétabulaires, qui sont des algues unicellulaires.

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Définition

Unicellulaire :

On dit d’un organisme qu’il est unicellulaire lorsqu’il est constitué d’une seule cellule.

Ce sont des algues marines qui vivent fixées sur un rocher. Elles sont faites d’un pied, qui contient l’unique noyau cellulaire, d’un pédoncule et d’un chapeau circulaire. On peut voir sur le schéma ci-dessous une acétabulaire dont un acide aminé, la méthionine, a été rendu radioactif.

À gauche : Acétabulaire dont un acide aminé, la méthionine, a été rendu radioactif - À droite : Acétabulaire cultivée avec une des bases de l’ADN, la thymine, radioactive

Cet acide aminé est présent dans tout le cytoplasme de la cellule et est absent du noyau. La deuxième acétabulaire a été cultivée avec une des bases de l’ADN, la thymine, et a été rendue radioactive. Ce schéma montre bien que l’ADN est présent uniquement dans le noyau de la cellule, contrairement aux protéines.

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À retenir

Cette expérience permet de conclure que l’ADN reste dans le noyau alors que les protéines sont présentes uniquement dans le cytoplasme de la cellule.

  • Alors comment et sous quelle forme l’expression génétique passe du noyau, où se trouve l’ADN, au cytoplasme où elle est exprimée sous forme de protéine ?

La transcription

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Définition

ARN :

L’ARN, pour Acide Ribonucléique, est une molécule constituée d’un assemblage de ribonucléotides. Ce sont des nucléotides chimiquement proches de l’ADN. Les quatre ribonucléotides qui constituent l’ARN sont :

  • l’adénine ;
  • la cytosine ;
  • la guanine ;
  • et l’uridine qui remplace la thymine de l’ADN.
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À retenir

L’ARN est synthétisé dans le noyau par l’ARN polymérase.

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Définition

ARN polymérase :

Il s’agit d’une enzyme qui synthétise des molécules d’ARN par copie de l’ADN.

L’ARN polymérase fait la transcription du gène qui représente la protéine nécessaire à l’organisme. Pour cela, elle « ouvre » la molécule d’ADN à l’endroit où commence le gène, c’est-à-dire qu’elle dissocie les deux brins de l’ADN. Ensuite, à partir des ribonucléotides libres, elle transcrit un des deux brins d’ADN par complémentarité des bases.

La transcription

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Astuce

Une cytosine interagit uniquement avec une guanine et l’adénine interagit uniquement avec une thymine si c’est de l’ADN, ou avec une uridine si c’est de l’ARN.

Le brin transcrit est le brin d’ADN utilisé comme modèle pour créer le brin d’ARN. Le brin non transcrit présente donc une séquence identique à celle de l’ARN avec une thymine à la place d’une uridine.

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Définition

Transcription :

Le procédé ci-dessous s’appelle la transcription : c’est la fabrication dans le noyau d’une molécule d’ARN à partir d’un gène.

La maturation de l’ARN

L’ADN est composé de différentes parties : les introns, qui sont des séquences non codantes des gènes, et les exons, qui sont les séquences codantes des gènes.

Les différentes parties de l’ADN

Ainsi, lorsque le gène est transcrit, l’ARN se voit lui aussi composé d’exons et d’introns. On appelle cet ARN nouvellement transcrit l’ARN pré-messager. Cet ARN pré-messager doit subir une maturation que l’on appelle épissage.

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Définition

Épissage :

L’épissage consiste à retirer les introns et certains exons.

Le fait que certains exons soient également retirés de l’ARN pré-messager permet la synthèse d’une multitude de protéines différentes à partir d’un même gène.

Sur ce schéma, on peut voir un ARN pré-messager avec ses exons en vert et ses introns en bleu. L’épissage alternatif permet la synthèse de sept protéines différentes à partir du même gène avec trois exons.

Épissage alternatif

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À retenir

Une fois que l’ARN a subit une maturation, il peut passer du noyau au cytoplasme où il va être traduit en protéine.

Conclusion :

La transcription est la première étape de l’expression d’un gène. Cette étape a lieu exclusivement dans le noyau de la cellule. Elle permet, à partir d’un gène, d’obtenir un ARN pré-messager qui n’est rien d’autre qu’une copie du brin complémentaire au brin transcrit de l’ADN. Après une étape de maturation de l’ARN pré-messager, toujours dans le noyau, l’ARN messager (ou ARNm) débarrassé de ses introns peut passer dans le cytoplasme de la cellule où la deuxième étape de l’expression d’un gène aura lieu.

La transcription : Première étape de l’expression d’un gène