8. E XPRESSION DES G È NES NUCLÉAIRES CHEZ LES EUCARYOTES.A SPECTS CELLULAIRES ET MOLÉCULAIRES 223
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
mises en évidence, mais que celles-ci ne se répartissent pas de façon homogène du point de vue du
nombre de copies individuelles. On distingue trois
familles d’ARNm : des ARNm très abondants
(ayant un nombre de copies identiques très élevé),
des ARNm rares et des ARNm d’abondance intermédiaire. On observe aussi que les ARNm les plus
abondants correspondent, en fait, à un nombre
limité de gènes (5-10 seulement, ici) alors que les
ARNm de la classe rare sont les plus diversifiés :
environ 15 000 différents. Cette analyse, plus
mathématique que biochimique, est un peu simpliste car il doit exister en réalité une variation
continue entre les différentes classes d’ARN ; elle
traduit tout de même correctement le fait que certains gènes sont plus abondamment transcrits que
d’autres. Nous verrons plus loin qu’ils correspondent en général à des protéines dont la cellule a
besoin en grande quantité (par exemple, certaines
enzymes du métabolisme de base, ou des protéines
structurales ubiquistes), tandis que d’autres, la
majorité, sont transcrits avec une faible fréquence
car ils codent des protéines peu représentées (protéines de régulation, enzymes intervenant dans des
métabolismes annexes, ou protéines de structure
impliquées dans des différenciations discrètes).
4.3. Données de la microscopie électronique
De même que chez les Procaryotes, cette
approche a permis de mieux comprendre certains
aspects de la transcription eucaryotique. Si la technique des coupes est totalement inefficace pour
l’étude des structures fibreuses en général, en
revanche, la méthode d’étalement des molécules
(voir chapitre 3) s’avère très performante ; en saisissant les gènes en action, on a pu préciser la description des mécanismes en jeu.
4.3.1. S TRUCTURE DES COMPLEXES DE TRANSCRIPTION
« ARBRES DE N OËL »
L’isolement de la chromatine à partir de noyaux
dont l’enveloppe a été détruite par des détergents,
et son observation au microscope électronique font
localisation
cellulaire
des ARN
nature
des ARN
% de la
masse
totale
taille des molécules
d'ARN
(en nombre de bases)
taux
de synthèse
durée de vie
(ordre de
grandeur)
précurseurs
des ARNr (1)
précurseurs
des ARNm (2)
noyau
3 pg
(11%)
4 %
7 %
4 700
13 000
39 %
1 500
30 000
58 %
(3)
très courte :
seconde, minute
très courte :
seconde, minute
cytoplasme
23 pg
(89 %)
ARNr
71 %120, 160, 1 900, 4 700
longue :
jour, semaine
ARNt
15 %~ 80
longue :
jour, semaine
ARNm
3 %
500
10 000
courte :
heure, jour
(1) sauf ARNr 5 S
(2) et des «petits ARN nucléaires»
(3) longueur moyenne = 8 000 ; certains dépassent 300 000 nucléotides de long.
Tableau 8.1
Caractéristiques principales des ARN présents dans une cellule typique de Mammifère
Dans cet exemple (fibroblaste de souris en culture), le noyau contient environ 6 pg d’ADN ; les ARN des mitochondries
ne sont pas pris en compte. La comparaison des taux de synthèse instantanée des précurseurs des ARNm (ARNnh) et
de la quantité des ARNm fonctionnels dans le cytoplasme montre que la plus grande partie des premiers est dégradée
dans le noyau. Le taux de synthèse des ARNt (non mentionné dans ce tableau) ne dépasse pas 3%du total.
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
mises en évidence, mais que celles-ci ne se répartissent pas de façon homogène du point de vue du
nombre de copies individuelles. On distingue trois
familles d’ARNm : des ARNm très abondants
(ayant un nombre de copies identiques très élevé),
des ARNm rares et des ARNm d’abondance intermédiaire. On observe aussi que les ARNm les plus
abondants correspondent, en fait, à un nombre
limité de gènes (5-10 seulement, ici) alors que les
ARNm de la classe rare sont les plus diversifiés :
environ 15 000 différents. Cette analyse, plus
mathématique que biochimique, est un peu simpliste car il doit exister en réalité une variation
continue entre les différentes classes d’ARN ; elle
traduit tout de même correctement le fait que certains gènes sont plus abondamment transcrits que
d’autres. Nous verrons plus loin qu’ils correspondent en général à des protéines dont la cellule a
besoin en grande quantité (par exemple, certaines
enzymes du métabolisme de base, ou des protéines
structurales ubiquistes), tandis que d’autres, la
majorité, sont transcrits avec une faible fréquence
car ils codent des protéines peu représentées (protéines de régulation, enzymes intervenant dans des
métabolismes annexes, ou protéines de structure
impliquées dans des différenciations discrètes).
4.3. Données de la microscopie électronique
De même que chez les Procaryotes, cette
approche a permis de mieux comprendre certains
aspects de la transcription eucaryotique. Si la technique des coupes est totalement inefficace pour
l’étude des structures fibreuses en général, en
revanche, la méthode d’étalement des molécules
(voir chapitre 3) s’avère très performante ; en saisissant les gènes en action, on a pu préciser la description des mécanismes en jeu.
4.3.1. S TRUCTURE DES COMPLEXES DE TRANSCRIPTION
« ARBRES DE N OËL »
L’isolement de la chromatine à partir de noyaux
dont l’enveloppe a été détruite par des détergents,
et son observation au microscope électronique font
localisation
cellulaire
des ARN
nature
des ARN
% de la
masse
totale
taille des molécules
d'ARN
(en nombre de bases)
taux
de synthèse
durée de vie
(ordre de
grandeur)
précurseurs
des ARNr (1)
précurseurs
des ARNm (2)
noyau
3 pg
(11%)
4 %
7 %
4 700
13 000
39 %
1 500
30 000
58 %
(3)
très courte :
seconde, minute
très courte :
seconde, minute
cytoplasme
23 pg
(89 %)
ARNr
71 %120, 160, 1 900, 4 700
longue :
jour, semaine
ARNt
15 %~ 80
longue :
jour, semaine
ARNm
3 %
500
10 000
courte :
heure, jour
(1) sauf ARNr 5 S
(2) et des «petits ARN nucléaires»
(3) longueur moyenne = 8 000 ; certains dépassent 300 000 nucléotides de long.
Tableau 8.1
Caractéristiques principales des ARN présents dans une cellule typique de Mammifère
Dans cet exemple (fibroblaste de souris en culture), le noyau contient environ 6 pg d’ADN ; les ARN des mitochondries
ne sont pas pris en compte. La comparaison des taux de synthèse instantanée des précurseurs des ARNm (ARNnh) et
de la quantité des ARNm fonctionnels dans le cytoplasme montre que la plus grande partie des premiers est dégradée
dans le noyau. Le taux de synthèse des ARNt (non mentionné dans ce tableau) ne dépasse pas 3%du total.