2. Synthèse des Protéines

Chez les eucaryotes, l’étape de traduction se déroule dans le cytoplasme. Les protéines sont ensuite transportées dans leurs différents compartiments cellulaires ou sont sécrétées dans le milieu extracellulaire.

Les protéines font le lien entre le génotype et le phénotype. Chez les eucaryotes, un gène permet la synthèse d’un polypeptide.

Les acides nucléiques et les protéines sont constitués de deux langages chimiques différents. Le passage de l’un à l’autre nécessite deux étapes : la transcription et la traduction, et requiert un système de traduction : le code génétique.

1. La transcription

Cette étape se déroule dans le noyau des cellules eucaryotes, dans le cytoplasme des cellules procaryotes. Le brin transcrit d’ADN est lu par l’ARN-polymérase et copié en ARNm (acide ribonucléique messager). L’ARN messager est un acide nucléique monobrin. Il contient quatre types de nucléotides : des nucléotides à adé- nine, à uracile, à cytosine et à guanine.

La transcription fait appel à trois étapes clés :

◗ l’initiation : l’ARN-polymérase se lie à une région spécifique de l’ADN brin transcrit (promoteur) ;

◗ l’élongation : l’ARN-polymérase se déplace le long du brin transcrit d’ADN. Elle ajoute des nucléotides à l’extrémité 3′ de l’ARNm en formation. La séquence de l’ARNm est complémentaire au brin transcrit d’ADN. La règle de complémentarité est identique à celle trouvée au sein de la molécule d’ADN mis à part que les nucléotides à thymine sont remplacés par des nucléotides à uracile ;

◗ la terminaison : l’ARN-polymérase rencontre un site de terminaison sur le brin transcrit d’ADN, la transcription est arrêtée.

En pratique il existe deux façons d’obtenir la séquence de l’ARNm :

◗ par complémentarité des bases avec le brin transcrit (A → U, T → A, C ↔ G) ;

◗ en recopiant le brin non transcrit et en remplaçant les T par des U.

Chez les eucaryotes, l’ARNm formé code pour un seul polypeptide.

Le brin d’ARN formé est un ARN prémessager. Il subit une maturation dans le noyau pour devenir l’ARN messager. L’ADN contient des régions codantes (les exons) et des régions non codantes (les introns).

La maturation de l’ARN prémessager consiste à éliminer les parties non codantes pour ne conserver que les parties codantes de la molécule. Cette étape s’appelle l’épassage de l’ARN prémessager. Elle s’accompagne d’une modification des extrémités de la molécule d’ARNm afin de la stabiliser et de faciliter la traduction par les ribosomes.

C’est l’ARN messager « mature » qui migre dans le cytoplasme de la cellule.

2. Le code génétique

L’ARNm est formé d’une succession de codons. Chaque codon est constitué de 3 nucléotides successifs.

Le code génétique permet le passage d’un langage à 4 lettres dans les acides nucléiques à un langage à 20 lettres avec les polypeptides. C’est le tableau de correspondance entre les 64 codons de l’ARNm et les 20 acides aminés constituant les protéines. Il possède trois caractéristiques principales :

◗ le code génétique est redondant (ou dégénéré) : chaque acide aminé est codé par plus d’un codon excepté la méthionine et le tryptophane codés par un seul codon. Le codon AUG correspondant à la méthionine est aussi appelé le codon d’initiation ; 61 codons correspondent à 1 acide aminé et les 3 codons, UAA, UAG et UGA, sont des codons-stop ou non-sens ;

◗ le code génétique n’est jamais ambigu : chaque codon correspond toujours au même acide aminé ;

◗ le code génétique est universel. Cette notion est discutable : il existe des variations du code génétique chez certains eucaryotes unicellulaires ainsi que pour les mitochondries et les chloroplastes. On rencontre pour cette raison le terme de « quasi universel ».

Code génétique
Nom de l’cide	Abréviation	1^re lettre	2^e lettre				3^e lettre
Nom de l’cide	Abréviation	1^re lettre	U	C	A	G	3^e lettre
Alanime Arginine Asparagine Ac. aspartique Cystéine	Ala Arg Asn Asp Cys	U	UUU : Phe UUC : Phe UUA : Leu UUG : Leu	UCU : Ser UUC : Ser UCA : Ser UCG : Ser	UAU : Tyr UAC : Tyr UAA : Stop UAG : Stop	UGU : Cys UGC : Cys UGA : Stop UGG : Trp	U C A G
Glutamine Ac. glutamique Glycine Histidine Isoleucine	Gln Glu Gly His Ile	C	CUU : Leu CUC : Leu CUA : Leu CUG : Leu	CCU : Pro CUC : Pro CCA : Pro CCG : Pro	CAU : His CAC : His CAA : Gln CAG : Gln	CGU : Arg CGC : Arg CGA : Arg CGG : Arg	U C A G
Leucine Lysine Méthionine Phénylalanine Proline	Leu Lys Met Phe Pro	A	AUU : Ile AUC : Ile AUA : Ile AUG : Met	ACU : Thr AUC : Thr ACA : Thr ACG : Thr	AAU : Asn AAC : Asn AAA : Lys AAG : Lys	AGU : Ser AGC : Ser AGA : Arg AGG : Arg	U C A G
Sérine Thréonine Tryptophane Tyrosine Valine	Ser Thr Trp Tyr Val	G	GUU : Val GUC : Val GUA : Val GUG : Val	GCU : Ala GUC : Ala GCA : Ala GCG : Ala	GAU : Asp GAC : Asp GAA : Glu GAG : Glu	GGU : Gly GGC : Gly GGA : Gly GGG : Gly	U C A G

3. La traduction

Cette étape se déroule dans le cytoplasme. Elle nécessite de l’ARNm, de l’ARN de transfert (ARNt), des ribosomes, des acides aminés libres et de l’énergie (GTP). Pendant que le brin d’ARN messager passe à travers un ribosome, les codons sont lus et traduits un à un en acide aminé avec la participation des ARNt.

A. Les ARNt

Les ARNt sont synthétisés dans le noyau, ce sont les « navettes » pour les acides aminés. Chaque molécule d’ARNt peut servir un grand nombre de fois. L’anticodon est propre à chaque ARNt si bien qu’une molécule d’ARNt transportera toujours le même type d’acide aminé.

Chaque ARNt comprend deux sites caractéristiques :

◗ un anticodon, triplet de bases complémentaire du codon de l’ARNm ;

◗ un site de fixation de l’acide aminé (extrémité 3′ de l’ARNt).