Expression du génome : Transcription et traduction

1. Le dogme central de la biologie moléculaire

Le dogme central explique comment l’information génétique est transmise et utilisée dans la cellule :

• ADN (acide désoxyribonucléique) → ARN (acide ribonucléique) → Protéine.
• Deux étapes clés : transcription (ADN → ARN) et traduction (ARN → protéine).

2. La transcription : synthèse d’ARN à partir d’ADN

• Où ? Dans le noyau des cellules eucaryotes (ou dans le cytoplasme pour les procaryotes).
• Comment ? L’ARN polymérase se fixe sur l’ADN au niveau d’un promoteur (séquence spécifique) et sépare les deux brins d’ADN.
• Résultat : Un ARN messager (ARNm) est synthétisé, complémentaire à l’un des brins d’ADN (brin matrice).
• Exemple : Si la séquence d’ADN est 3’-TACGGG-5’, l’ARNm sera 5’-AUGCCC-3’.

3. La maturation de l’ARNm (chez les eucaryotes)

• L’ARNm primaire (pré-ARNm) subit des modifications :
  • Épissage : Les introns (séquences non codantes) sont retirés, les exons (séquences codantes) sont assemblés.
  • Ajout d’une coiffe (7-méthylguanosine) en 5’ et d’une queue poly-A en 3’ pour protéger l’ARNm.
• Exemple : Un gène humain peut avoir 8 exons et 7 introns. Après épissage, seul l’ARNm mature (8 exons) sera traduit.

4. La traduction : synthèse d’une protéine à partir d’ARNm

• Où ? Dans le cytoplasme, sur les ribosomes (composés d’ARN ribosomal et de protéines).
• Comment ? L’ARNm est lu par les ribosomes, qui assemblent les acides aminés en suivant le code génétique (table de correspondance entre codons et acides aminés).
• Étapes :
  1. Initiation : Le ribosome se fixe sur l’ARNm au niveau du codon start (AUG).
  2. Élongation : Les ARN de transfert (ARNt) apportent les acides aminés correspondants aux codons de l’ARNm.
  3. Terminaison : La synthèse s’arrête au codon stop (UAA, UAG ou UGA).
• Exemple : Le codon AUG code pour la méthionine (acide aminé start). Le codon UUU code pour la phénylalanine.

5. Le code génétique

• Universel : Presque tous les êtres vivants utilisent le même code.
• Dégénéré : Plusieurs codons peuvent coder pour le même acide aminé (ex. : UUU et UUC codent tous deux pour la phénylalanine).
• Non chevauchant : Les codons sont lus un par un, sans saut.

6. Régulation de l’expression génique

• Tous les gènes ne sont pas exprimés en permanence. Des facteurs de transcription peuvent activer ou réprimer la transcription.
• Exemple : L’hormone insuline est produite uniquement par les cellules du pancréas.

Schéma récapitulatif

ADN (gène) → Transcription → ARN pré-messager → Maturation → ARN messager → Traduction → Protéine