222 B IOLOGIE CELLULAIRE
chimique, on a directement accès aux relations précises existant entre les molécules marquées. Dans
le cas présent, on pourra ainsi comprendre l’origine des différences importantes observées entre
les ARN nucléaires et les ARN cytoplasmiques.
4.2.1. ARN NUCLÉAIRES
Lors d’une expérience de type pulse seul, les
ARN nucléaires sont les premiers marqués ; mais
comment se répartit cette radioactivité instantanée
au sein des différentes espèces d’ARN décrites
plus haut ? On observe en fait que le profil de
radioactivité se superpose presque exactement à
celui traduisant la masse des ARN, ce qui signifie
que tous les ARN hétérogènes (ou la majorité) sont
des molécules naissantes. Lorsqu’on réalise des
expériences de type pulse-chase, on observe que la
radioactivité incorporée dans les ARN nucléaires
disparaît en quelques minutes. Ceux-ci présentent
donc un renouvellement ( turn-over) très rapide,
c’est-à-dire qu’ils sont soit synthétisés, puis très
rapidement détruits, soit exportés hors du noyau à
des taux élevés. Des mesures précises montrent en
fait que seule une faible partie (5 à 10 %) de la
radioactivité incorporée à tout instant dans ces
molécules se retrouve dans des ARN cytoplasmiques stables, au bout de 30 minutes. Cette
observation signifie que, si une partie des ARN
naissants est bien exportée (comme on l’a vu par
autoradiographie), la plupart d’entre eux sont très
vite dégradés au sein du noyau.
La question est de savoir si cette dégradation
affecte chaque molécule synthétisée, dont une faible
portion serait stabilisée puis exportée, ou bien si
certaines molécules sont complètement dégradées
(la majorité) et d’autres simultanément stabilisées
dans leur intégrité (une minorité). Nous verrons
plus loin comment les longs ARN transcrits sur
l’ADN sont remaniés pour donner naissance à des
formes plus stables, exportées vers le cytoplasme.
Le noyau des cellules eucaryotiques, lieu de la
transcription, contient donc en majorité des formes
moléculaires d’ARN de type précurseur, chimiquement instables car subissant de profonds remaniements avant d’être utilisables dans le cytoplasme.
On rassemble sous le terme de maturation
l’ensemble des processus chimiques qui affectent ce
qu’on appellera désormais les transcrits primaires ; toutes les familles d’ARN sont l’objet de
telles modifications, mais seules les deux premières
seront analysées en détail de ce point de vue. Cette
notion de relation précurseur/produit, de passage
de formes instables à des formes stables, ou de
maturation en général, est pratiquement inexistante
chez les Procaryotes ; la simple observation du
processus de transcription/traduction simultanées
prouve que les ARN (au moins les ARNm) sont
utilisables immédiatement après leur synthèse.
4.2.2. ARN CYTOPLASMIQUES
Si on étudie les ARN cytoplasmiques seuls
(ARNm, r et t) au moyen des mêmes techniques,
on observe que ces molécules sont relativement
stables, voire très stables, par rapport aux durées
de vie moyennes signalées pour les ARN précurseurs. Les ARNr, par exemple, persistent intacts
au sein des ribosomes pendant plusieurs jours,
voire plusieurs semaines dans certains types cellulaires. Le fait qu’ils fassent partie, avec des protéines, de structures supramoléculaires, contribue
à les stabiliser en les éloignant de l’activité des
ARNases. Les ARNt ont des durées de vie du
même ordre de grandeur. Le cas des ARNm est un
peu différent dans la mesure où une grande variabilité est observée en fonction des cellules considérées, mais leur survie dans le cytoplasme est de
toute façon beaucoup plus longue que celle mesurée chez les Bactéries ; il faut dire aussi que la
durée du cycle de vie (= le temps de génération)
n’est pas la même dans les deux situations ! Généralement de quelques heures, la durée de vie des
ARNm peut atteindre plusieurs jours ou plusieurs
semaines ; c’est le cas dans les ovules des Animaux
(qui sont des cellules ayant une phase de vie ralentie, pour simplifier), ou bien dans des cellules très
différenciées et ne produisant qu’une, ou un
nombre limité de protéines : les ARNm correspondants y sont stabilisés par des mécanismes spécifiques qui augmentent leur efficacité et leur
productivité (voir plus loin). L’ensemble des données qui viennent d’être décrites pour les divers
ARN cellulaires est résumé dans le tableau 8.1, qui
prend pour exemple un type cellulaire standard, à
savoir les fibroblastes de souris en culture.
La diversité des populations d’ARNm cytoplasmiques dans les cellules eucaryotiques a d’abord
été abordée par une technique complexe, qui ne
peut être développée ici ; les résultats obtenus
méritent cependant d’être décrits. On montre ainsi,
par exemple, que dans une cellule typique de
Mammifère, qui contient environ 4.10
5
molécules
d’ARNm, 15 000 espèces d’ARNm différents sont
chimique, on a directement accès aux relations précises existant entre les molécules marquées. Dans
le cas présent, on pourra ainsi comprendre l’origine des différences importantes observées entre
les ARN nucléaires et les ARN cytoplasmiques.
4.2.1. ARN NUCLÉAIRES
Lors d’une expérience de type pulse seul, les
ARN nucléaires sont les premiers marqués ; mais
comment se répartit cette radioactivité instantanée
au sein des différentes espèces d’ARN décrites
plus haut ? On observe en fait que le profil de
radioactivité se superpose presque exactement à
celui traduisant la masse des ARN, ce qui signifie
que tous les ARN hétérogènes (ou la majorité) sont
des molécules naissantes. Lorsqu’on réalise des
expériences de type pulse-chase, on observe que la
radioactivité incorporée dans les ARN nucléaires
disparaît en quelques minutes. Ceux-ci présentent
donc un renouvellement ( turn-over) très rapide,
c’est-à-dire qu’ils sont soit synthétisés, puis très
rapidement détruits, soit exportés hors du noyau à
des taux élevés. Des mesures précises montrent en
fait que seule une faible partie (5 à 10 %) de la
radioactivité incorporée à tout instant dans ces
molécules se retrouve dans des ARN cytoplasmiques stables, au bout de 30 minutes. Cette
observation signifie que, si une partie des ARN
naissants est bien exportée (comme on l’a vu par
autoradiographie), la plupart d’entre eux sont très
vite dégradés au sein du noyau.
La question est de savoir si cette dégradation
affecte chaque molécule synthétisée, dont une faible
portion serait stabilisée puis exportée, ou bien si
certaines molécules sont complètement dégradées
(la majorité) et d’autres simultanément stabilisées
dans leur intégrité (une minorité). Nous verrons
plus loin comment les longs ARN transcrits sur
l’ADN sont remaniés pour donner naissance à des
formes plus stables, exportées vers le cytoplasme.
Le noyau des cellules eucaryotiques, lieu de la
transcription, contient donc en majorité des formes
moléculaires d’ARN de type précurseur, chimiquement instables car subissant de profonds remaniements avant d’être utilisables dans le cytoplasme.
On rassemble sous le terme de maturation
l’ensemble des processus chimiques qui affectent ce
qu’on appellera désormais les transcrits primaires ; toutes les familles d’ARN sont l’objet de
telles modifications, mais seules les deux premières
seront analysées en détail de ce point de vue. Cette
notion de relation précurseur/produit, de passage
de formes instables à des formes stables, ou de
maturation en général, est pratiquement inexistante
chez les Procaryotes ; la simple observation du
processus de transcription/traduction simultanées
prouve que les ARN (au moins les ARNm) sont
utilisables immédiatement après leur synthèse.
4.2.2. ARN CYTOPLASMIQUES
Si on étudie les ARN cytoplasmiques seuls
(ARNm, r et t) au moyen des mêmes techniques,
on observe que ces molécules sont relativement
stables, voire très stables, par rapport aux durées
de vie moyennes signalées pour les ARN précurseurs. Les ARNr, par exemple, persistent intacts
au sein des ribosomes pendant plusieurs jours,
voire plusieurs semaines dans certains types cellulaires. Le fait qu’ils fassent partie, avec des protéines, de structures supramoléculaires, contribue
à les stabiliser en les éloignant de l’activité des
ARNases. Les ARNt ont des durées de vie du
même ordre de grandeur. Le cas des ARNm est un
peu différent dans la mesure où une grande variabilité est observée en fonction des cellules considérées, mais leur survie dans le cytoplasme est de
toute façon beaucoup plus longue que celle mesurée chez les Bactéries ; il faut dire aussi que la
durée du cycle de vie (= le temps de génération)
n’est pas la même dans les deux situations ! Généralement de quelques heures, la durée de vie des
ARNm peut atteindre plusieurs jours ou plusieurs
semaines ; c’est le cas dans les ovules des Animaux
(qui sont des cellules ayant une phase de vie ralentie, pour simplifier), ou bien dans des cellules très
différenciées et ne produisant qu’une, ou un
nombre limité de protéines : les ARNm correspondants y sont stabilisés par des mécanismes spécifiques qui augmentent leur efficacité et leur
productivité (voir plus loin). L’ensemble des données qui viennent d’être décrites pour les divers
ARN cellulaires est résumé dans le tableau 8.1, qui
prend pour exemple un type cellulaire standard, à
savoir les fibroblastes de souris en culture.
La diversité des populations d’ARNm cytoplasmiques dans les cellules eucaryotiques a d’abord
été abordée par une technique complexe, qui ne
peut être développée ici ; les résultats obtenus
méritent cependant d’être décrits. On montre ainsi,
par exemple, que dans une cellule typique de
Mammifère, qui contient environ 4.10
5
molécules
d’ARNm, 15 000 espèces d’ARNm différents sont