La transcription est la première étape de l’expression des gènes. Elle consiste à copier l’information génétique contenue dans l’ADN sous forme d’ARN messager (ARNm), qui servira ensuite à la synthèse des protéines.
Ce processus repose sur deux types d’acteurs essentiels :
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Les ARN polymérases, qui synthétisent l’ARN à partir du brin matrice d’ADN.
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Les facteurs de transcription, qui régulent et facilitent l’action des ARN polymérases.
1. Les ARN polymérases
1.1 Rôle général
Une ARN polymérase est une enzyme qui assemble des ribonucléotides (A, U, G, C) en suivant la séquence complémentaire du brin matrice d’ADN, dans le sens 5’ → 3’.
1.2 Les ARN polymérases chez les procaryotes
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ARN polymérase unique : responsable de la synthèse de tous les types d’ARN (ARNm, ARNr, ARNt).
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Elle est composée d’un cœur enzymatique et d’un facteur sigma (σ) qui permet la reconnaissance des promoteurs.
1.3 Les ARN polymérases chez les eucaryotes
Les eucaryotes possèdent trois ARN polymérases nucléaires principales :
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ARN polymérase I : synthèse des ARNr 28S, 18S et 5,8S (nucléole).
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ARN polymérase II : synthèse des ARNm et de certains ARN non codants (dans le noyau).
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ARN polymérase III : synthèse des ARNt, ARNr 5S et autres petits ARN.
Chacune nécessite des facteurs spécifiques pour initier la transcription.
2. Les facteurs de transcription
2.1 Définition
Les facteurs de transcription sont des protéines régulatrices qui se lient à l’ADN ou aux ARN polymérases pour contrôler le démarrage, l’efficacité et la spécificité de la transcription.
2.2 Types de facteurs de transcription
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Facteurs généraux : indispensables à la transcription par l’ARN polymérase II (ex. TFIID, TFIIB, TFIIH).
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Facteurs spécifiques : activent ou répriment l’expression de gènes particuliers en réponse à des signaux cellulaires.
2.3 Facteurs généraux de l’ARN polymérase II
Le complexe minimal requis inclut :
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TFIID : contient la TBP (TATA-binding protein) qui reconnaît la boîte TATA du promoteur.
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TFIIB : aide à positionner l’ARN polymérase II au site d’initiation.
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TFIIF : stabilise l’interaction ARN polymérase II / ADN.
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TFIIE : recrute TFIIH.
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TFIIH : possède une activité hélicase (ouverture de l’ADN) et kinase (phosphorylation de l’ARN polymérase II pour passer à l’élongation).
3. Étapes de la transcription (eucaryote) en résumé
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Initiation
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Les facteurs généraux se fixent au promoteur.
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L’ARN polymérase II est recrutée.
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L’ADN est localement déroulé.
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Élongation
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L’ARN polymérase ajoute les ribonucléotides en complémentarité avec le brin matrice.
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Terminaison
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Un signal de terminaison entraîne la dissociation de l’ARN polymérase et la libération du transcrit.
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4. Importance biologique et médicale
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Régulation fine de l’expression des gènes : une cellule peut adapter rapidement sa production de protéines.
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Dysfonctionnements : certaines maladies (cancers, troubles neurologiques) sont liés à des anomalies de facteurs de transcription.
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Applications : les ARN polymérases sont utilisées en biotechnologie pour produire des ARN in vitro.
Conclusion
La transcription est un processus hautement orchestré, impliquant la machinerie enzymatique de l’ARN polymérase et un réseau complexe de facteurs de transcription. La compréhension de ces mécanismes est cruciale non seulement pour la biologie fondamentale, mais aussi pour le développement de nouvelles approches thérapeutiques ciblant l’expression génique.
Références
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Alberts, B. et al. (2015). Molecular Biology of the Cell. Garland Science.
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Kornberg, R.D. (2007). The molecular basis of eukaryotic transcription. Cell.
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Lodish, H. et al. (2021). Molecular Cell Biology. W. H. Freeman.