L’expression des gènes est un processus fondamental qui permet de convertir l’information stockée dans l’ADN en molécules fonctionnelles, principalement des protéines. Deux étapes majeures se succèdent :
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La transcription : l’ADN est copié en ARN messager (ARNm).
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La traduction : l’ARNm est interprété pour assembler les acides aminés en protéines.
Le code génétique est le système de correspondance qui relie les séquences de nucléotides de l’ARNm aux acides aminés constituant les protéines.
1. Le code génétique
1.1 Définition
Le code génétique est l’ensemble des règles selon lesquelles une séquence de bases azotées (A, U, G, C) dans l’ARNm est traduite en une séquence d’acides aminés dans une protéine.
1.2 Organisation en codons
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Un codon est une séquence de trois nucléotides qui correspond à un acide aminé ou à un signal de terminaison.
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Par exemple :
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AUG → méthionine (et aussi codon initiateur)
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UUU → phénylalanine
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UAA, UAG, UGA → codons stop (terminaison)
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1.3 Caractéristiques du code génétique
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Universel : pratiquement identique chez tous les organismes vivants (exceptions rares).
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Dégénéré : plusieurs codons peuvent coder pour un même acide aminé.
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Non chevauchant : les codons sont lus un par un, sans recouvrement.
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Sans ponctuation : la lecture commence au codon initiateur et se poursuit sans interruption jusqu’au codon stop.
2. La traduction des protéines
2.1 Les acteurs principaux
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ARN messager (ARNm) : porte la séquence codante.
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Ribosomes : complexes ribonucléoprotéiques qui lisent l’ARNm et assemblent les acides aminés.
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ARN de transfert (ARNt) : transporte les acides aminés et reconnaît les codons par appariement complémentaire via son anticodon.
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Facteurs de traduction : protéines qui facilitent les différentes étapes du processus.
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Acides aminés : unités de base des protéines.
2.2 Les étapes de la traduction
a) Initiation
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Le ribosome reconnaît le codon AUG sur l’ARNm.
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Un ARNt porteur de méthionine se fixe sur ce codon grâce à son anticodon complémentaire.
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Les sous-unités du ribosome (petite et grande) s’assemblent.
b) Élongation
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Le ribosome lit chaque codon de l’ARNm.
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L’ARNt correspondant apporte l’acide aminé adéquat.
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Une liaison peptidique est formée entre les acides aminés, allongeant la chaîne polypeptidique.
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Le ribosome se déplace le long de l’ARNm (translocation).
c) Terminaison
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Lorsqu’un codon stop (UAA, UAG ou UGA) est atteint, aucun ARNt ne correspond.
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Des facteurs de libération provoquent le détachement de la protéine nouvellement synthétisée.
3. Précision et efficacité du processus
3.1 Contrôle de la fidélité
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Les ARNt possèdent une spécificité stricte pour leur acide aminé.
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Les aminoacyl-ARNt synthétases assurent le bon couplage acide aminé / ARNt.
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Le ribosome vérifie l’appariement codon-anticodon.
3.2 Importance biologique
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Une erreur dans la traduction peut conduire à une protéine dysfonctionnelle.
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Dans certains cas, ces erreurs sont tolérées ; dans d’autres, elles peuvent avoir des conséquences pathologiques.
4. Variations et exceptions du code génétique
Bien que quasi universel, le code génétique présente quelques variations :
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Mitochondries : certains codons ont une signification différente.
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Protozoaires et archées : quelques exceptions dans l’interprétation des codons stop.
Conclusion
Le code génétique est le langage universel de la vie, reliant directement l’information génétique à la synthèse des protéines. La traduction, orchestrée par les ribosomes, les ARNt et divers facteurs, est un processus remarquablement précis et conservé à travers l’évolution. Comprendre ces mécanismes est essentiel pour explorer des domaines comme la biotechnologie, la génétique médicale et la thérapie génique.
Références
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Alberts, B. et al. (2015). Molecular Biology of the Cell. Garland Science.
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Lodish, H. et al. (2021). Molecular Cell Biology. W. H. Freeman.
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Crick, F.H.C. (1968). The origin of the genetic code. J. Mol. Biol.