Introduction à la génétique

Glossaire

Acide aminé : éléments dont sont formées les protéines on en connaît 20 types différends dans les protéines.

Acide nucléique : très longue molécule rencontrée dans le noyau dans le cytoplasme ou dans les organites. On en connaît 2 types selon la nature du sucre qui entre dans leur constitution : ribose (ARN), désoxyribose (ADN).

ADN : acide desoxyribonucléique, molécule ayant la structure d'une double hélice et représentant le support de l'hérédité. présente dans les chromosomes, les mitochondries et les chloroplastes. Le message génétique inscrit sur l'ADN est codé par la succession de 4 bases : l’adénine (A) et la guanine (G), la thymine (T) et la cytosine (C).

Allèle : se dit des différentiels états dans les quels peut se trouver un gène

ARN : acide ribonucléique, molécule rassemblant à l'ADN et intervenant dans le décodage des gènes en protéines. On connaît 3 types dans la cellule : ribosomique, de transfert (ARNt) et messager (ARNm), ce dernier est la véritable matrice pour le formation des protéines.

Chloroplaste : organite cellulaire riche en chlorophylle, présent dans les cellules végétales et constituant les lieux de la photosynthèse.

Chromosome : structure physique que revêt l'ADN après condensation.

Codon : se dit d'un enchaînement de 3 bases dans l'ADN, ou de 3 nucléotide dans l'ARNm, 61 des 64 codants possible déterminent un acide aminé, les 3 autres servent de signal pour arrêter la traduction.

Cytoplasme : partie de la cellule en dehors du noyau.

Enzyme : protéine apte à catalyser des réactions biochimique.

Eucaryote : cellule possédant un noyau, il s'agit des cellules des organismes supérieurs.

Exon : partie d'un gène codant une protéine.

Génome : ensemble des gènes (codant ou non) présent dans le matériel héréditaire d'un être vivant.

Intron : partie le plus souvent non-codante séparant les exons chez les gènes chromosomiques.

Mitochondrie : organite infracellulaire au niveau duquel se produise certaine des réaction clefs de la chaîne respiratoire.

Mutation : changement brusque dans l'état allèlique d'un gène.

Nucléotide : maillon d'une chaîne d'acide nucléique contenant une base.

Phénotype : caractère exprimé correspondant à l'activité d'un gène.

Protéine : macromolécule constitué d'acides aminés.

Procaryote : cellule sans noyau.

Ribosome : organite fait d'ARN et de protéines, qui sert de tête de lecture dans la traduction de l'ARNt en protéine.

Rétrovirus : virus dont le matériel génétique est fait d'ARN.

Transcriptase : enzyme catalysant la transcription des gènes en ARN.

Transposon : élément génétique mobile, cellulaire ou viral capable de se déplacer d'un endroit d'un chromosome à un autre.

La synthèse des protéines

L’information portée par un gène s’exprime par la synthèse de molécules d’ARN simple brin dont la séquence des bases des ribonucléotides est complémentaire de celle des bases d’un des brins de l’ADN du gène; cette expression de l’information est la transcription du gène et selon le gène l’ARN transcrit est soit un ARN messager (ARNm), soit un ARN ribosomal (ARNr), soit un ARN de transfert (ARNt). Les trois types d’ARN sont utilisés pour la synthèse des chaînes polypeptidiques des protéines. La séquence des nucléotides d’un ARNm est traduite en séquence d’acides aminés par les ribosomes qui sont des complexes ARNr protéines; en fait c’est la séquence de trois nucléotides adjacents ou codon qui spécifie chaque acide aminé, la table de correspondance entre les 64 codons et les 20 acides aminés étant le code génétique. Lors de la traduction des ARNm par les ribosomes, les acides aminés doivent être liés chacun à une molécule d’ARNt qui au niveau du ribosome permet de positionner l’acide aminé en regard de son codon; ce positionnement se fait grâce à une séquence de 3 nucléotides située au milieu de la chaîne d’ARNt, séquence qui est complémentaire de celle du codon et qu’on appelle anticodon.
L’expression de l’information cellulaire par transcription des gènes permet donc la traduction des ARNm par les ribosomes, c’est-à-dire la synthèse des chaînes polypeptidiques des protéines, molécules qui sont fondamentales pour la cellule car ce sont soit des matériaux de construction, soit des enzymes qui catalysent les réactions biochimiques, soit des régulateurs de l’activité cellulaire.
Voici un aperçu de la façon dont un gène (une section de la molécule d'ADN) sert de matrice pour la synthèse d'une protéine. Le processus peut être divisé en deux phases : la Transcription, suivie de la Traduction.

Transcription :

La transcription est le processus par lequel un morceau particulier d'ARN -- appelé ARN messager (ARNm) - est construit à l'aide d'une séquence génétique particulière (ADN) comme matrice.

Tout d'abord, les enzymes déroulent une partie de l'hélice d'ADN bicaténaire et rompent les liaisons entre les paires de base complémentaires dans la section non déroulée. Ensuite, un brin complémentaire d'ARN messager est synthétisé, utilisant comme matrice l'un des brins de l'ADN non déroulés. Par exemple, si une partie d'un brin de l'ADN non défait lit GATCAT, la séquence d'ARN messager complémentaire lira CUAGUA. (Souvenez-vous que les nucléotides d'uracile [U] prennent la place de la thymine dans l'ARN). Enfin, une fois que l'ARN messager complémentaire est formé, le segment d'ADN reprend sa forme originale, soit celle d'une double hélice.

La transcription donne lieu à la création d'une molécule d'ARN messager complémentaire à une section donnée d'ADN (qui constitue un gène). Contrairement aux molécules d'ADN, les molécules d'ARN messager sont libres de sortir du noyau par les pores de la membrane nucléaire pour voyager dans le reste de la cellule (appelé cytosol). C'est dans le cytosol que prend place la traduction.

Traduction :

C'est le processus de fabrication d'une molécule, en fonction de l'information contenue dans une molécule d'ARN messager. Mentionnons d'abord que comme l'ADN et l'ARN, les protéines sont des chaînes de petits éléments reliés entre eux. Dans le cas de l'ADN, ces petits éléments s'appellent nucléotides, et dans le cas des protéines, on les appelle acides aminés. La séquence de nucléotides dans l'ARN messager est simplement transformée en une séquence d'acides aminés, selon un code uniforme.

Chaque séquence de trois bases d'ARN messager code pour un acide aminé particulier (voir tableau). Par exemple, la séquence d'ARN messager AUG code pour un acide aminé appelé méthionine. Les ribosomes, les « machines » qui assurent la synthèse des protéines, s'attachent au brin d'ARN messager et descendent, « lisant » ainsi la séquence de nucléotides et reconstituant la protéine adéquate à mesure qu'ils se déplacent. La première série de trois nucléotides que lit le ribosome est toujours AUG, et ce parce que la séquence AUG sert de balise, indiquant au ribosome où il « doit commencer à lire ».

À mesure que le ribosome descend le long de l'ARN messager, il ajoute l'acide aminé adéquat à la chaîne grossissante correspondant à chaque série de trois nucléotides. Chaque triplet de nucléotides qui code pour un acide aminé particulier s'appelle codon. Les vingt acides aminés employés pour fabriquer des protéines biologiques ont au moins un codon correspondant. Par exemple, le codon CGA code pour un acide aminé appelé alanine. Et le codon AAU code pour un acide aminé appelé asparagine. En conséquence, une partie d'une séquence d'ARN messager qui se lit AUG GCA AAU donnera lieu à la chaîne suivante d'acides aminés : méthionine-alanine-asparagine.

En lisant toute la séquence d'ARN messager, le ribosome construit une longue chaîne d'acides aminés, qui constituent la protéine.