SV-F-2 L’expression du génome

La transcription de l’ADN en ARN est assurée par des ARN polymérases. Elle se déroule en trois étapes (initiation, élongation, terminaison) et génère plusieurs types d’ARN : ARN_m, ARN_t, ARN_r et petits ARN. La transcription est initiée au niveau d’un promoteur reconnu par un complexe d‘initiation et modulée positivement ou négativement par des facteurs de transcription.

Un gène est une unité de transcription avec ses séquences régulatrices, c’est-à-dire une séquence d’ADN nécessaire à la synthèse d’un ARN. Ce dernier peut conduire à la synthèse d’un ou plusieurs polypeptides.

Chez les Eucaryotes, les ARN pré-messagers subissent une maturation (excision-épissage s’ils sont morcelés, ajout d’une coiffe en 5′, polyadénylation en 3’) dans le noyau. Les ARN messagers obtenus sont exportés vers le cytosol.

Des mécanismes comme l’épissage alternatif, produisent des ARNm différents pour une même unité de transcription. L’ensemble des ARN transcrits et maturés constitue le transcriptome cellulaire.

Dans le cytosol, les ARNm matures sont traduits en polypeptides. La traduction repose sur la coopération fonctionnelle entre différentes classes d’ARN au sein des ribosomes. Elle comprend une phase d’initiation, d’élongation et de terminaison. La correspondance entre un codon et un acide aminé est assurée par les ARN_t suivant le code génétique. Les amino-acyl ARN_t synthétases assurent la fidélité de la correspondance acide aminé/codon sur l’ARN_t. La transpeptidation est catalysée par un ARN_r (ribozyme) de la grande sous-unité du ribosome. La machinerie de traduction assure la conversion de l’information codée dans la séquence nucléotidique en séquence d’acides aminés.

Chez les Eucaryotes, la traduction est réalisée dans le cytosol et dans les organites semi-autonomes.

Chez les bactéries, transcription et traduction sont simultanées. La protéine synthétisée ou en cours de synthèse peut être adressée à un compartiment particulier grâce à une séquence signal et une machinerie d’adressage en interaction avec le système de traduction. L’acquisition de la structure tridimensionnelle d’une protéine (repliement) peut être assistée par des protéines chaperonnes. Une protéine peut subir des modifications post- traductionnelles.

Les virus se multiplient en détournant la machinerie d’expression de l’information génétique de la cellule hôte.

Des modifications de l’environnement cellulaire ou des signaux internes à la cellule influencent l’expression du génome. Ces diverses influences conduisent à des phénotypes variés.

Chez les Eucaryotes, l’ensemble des contrôles transcriptionnels, post-transcriptionnels et post-traductionnels expliquent la diversité des transcriptomes et des protéomes. La diversité des ARN et protéines produits à un instant donné est à l’origine du phénotype des cellules et des organismes.

Des modifications expérimentales par mutagenèse aléatoire ou ciblée ou transgenèse permettent d’étudier les liens entre génotype et phénotype. Les transcriptomes et protéomes peuvent être étudiés à l’aide de sondes nucléotidiques et d’anticorps spécifiques respectivement.