Chez les eucaryotes, la transcription par l’ARN polymérase II produit un pré-ARN messager (pré-ARNm) qui ne peut pas être directement traduit en protéine.
Avant d’atteindre le cytoplasme, cet ARN subit plusieurs modifications post-transcriptionnelles qui sont essentielles pour :
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Stabiliser la molécule
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Faciliter son transport hors du noyau
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Permettre une traduction efficace
Ces étapes incluent le coiffage en 5′, l’épissage et la polyadénylation en 3′.
1. Le coiffage en 5′ (5′ capping)
1.1 Principe
Peu après le début de la transcription, une coiffe est ajoutée à l’extrémité 5′ de l’ARNm.
Il s’agit d’un nucléotide modifié (7-méthylguanosine) relié par une liaison 5′–5′ triphosphate inhabituelle.
1.2 Rôles
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Protection contre la dégradation par les exonucléases.
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Reconnaissance par les facteurs d’initiation de la traduction.
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Facilitation du transport nucléaire de l’ARNm.
2. L’épissage (splicing)
2.1 Principe
Le pré-ARNm contient des exons (séquences codantes) et des introns (séquences non codantes).
L’épissage consiste à retirer les introns et relier les exons pour former un ARNm mature.
2.2 Mécanisme
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Réalisé par un complexe appelé spliceosome, composé de petits ARN nucléaires (snARN) et de protéines.
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L’épissage se déroule en plusieurs étapes : reconnaissance des sites donneurs et accepteurs, formation d’un lasso (lariat), excision des introns.
2.3 Variantes
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Épissage alternatif : permet à un même gène de produire plusieurs protéines différentes, augmentant la diversité protéique sans augmenter le nombre de gènes.
3. La polyadénylation en 3′
3.1 Principe
Après la transcription du gène, l’extrémité 3′ de l’ARNm est clivée, puis une queue poly(A) (environ 200 adénosines) est ajoutée par l’enzyme poly(A) polymérase.
3.2 Rôles
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Stabilisation de l’ARNm en protégeant contre la dégradation.
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Aide au transport nucléaire.
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Amélioration de la traduction en facilitant l’interaction avec les facteurs d’initiation.
4. Importance biologique et médicale
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Ces modifications assurent la maturation correcte de l’ARNm et sa disponibilité pour la traduction.
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Des anomalies dans ces processus peuvent entraîner des maladies génétiques (ex. atrophie musculaire spinale liée à un défaut d’épissage).
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En biotechnologie, ces étapes sont reproduites in vitro pour produire des ARNm stables (ex. vaccins à ARNm contre la COVID-19).
Conclusion
Les modifications post-transcriptionnelles — coiffage, épissage et polyadénylation — transforment le pré-ARNm brut en un ARNm mature, stable et prêt à être traduit.
Elles constituent une étape clé de la régulation de l’expression génique et un point d’intervention potentiel pour des stratégies thérapeutiques innovantes.
Références
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Alberts, B. et al. (2015). Molecular Biology of the Cell. Garland Science.
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Maniatis, T., Reed, R. (2002). An extensive network of coupling among gene expression machines. Nature.
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Lodish, H. et al. (2021). Molecular Cell Biology. W. H. Freeman.