8. E XPRESSION DES G È NES NUCLÉAIRES CHEZ LES EUCARYOTES.A SPECTS CELLULAIRES ET MOLÉCULAIRES 237
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
dont les modes d’action sont différents les uns des
autres, et qui agissent le plus souvent en concertation selon des combinaisons variées.
Il apparaît, par exemple, qu’une seule de ces
protéines peut se fixer en différents endroits du
génome et contrôler plusieurs gènes à la fois ; ceci
permet d’expliquer qu’une différenciation donnée
puisse correspondre à l’activation coordonnée de
tout un lot de gènes précis. Par ailleurs, on montre
qu’un seul gène est en général contrôlé simultanément par plusieurs sites activateurs ou inhibiteurs,
plus ou moins proches, sur lesquels se fixent
diverses protéines régulatrices. Une telle stratégie
évite aux organismes de produire un facteur spécifique pour chacun des milliers de gènes actifs dans
leurs cellules ; en effet, si un gène peut être activé
par trois protéines a , b et c , un autre peut n’être
activé que par a et b , et un troisième par b et c . La
combinaison d’un nombre limité de protéines
régulatrices peut ainsi rendre compte du contrôle
d’un très grand nombre de gènes indépendants.
Chaque type de cellule contient ainsi un mélange
spécifique de protéines régulatrices, agissant en
association pour déterminer l’expression de différents gènes.
7.2.2. É LIMINATION, MODIFICATION
OU AMPLIFICATION DE GÈNES
• Au cours du développement de l’ascaris et de
certains Insectes, un phénomène très rare d’élimination de chromosomes dans les cellules embryonnaires a été mis en évidence ; celui-ci, nommé
diminution chromatique, est en rapport direct
avec un type bien particulier de différenciation.
Chez l’ascaris, le zygote possède deux (ou quatre,
selon les espèces) très gros chromosomes ; lors de
la première division de l’embryon, seule une cellule conserve ces deux gros chromosomes ; dans
l’autre cellule, les chromosomes se fragmentent en
morceaux, dont certains sont éliminés et ne se
retrouveront pas dans les noyaux frères de la division suivante. Le phénomène se reproduit au cours
des divisions suivantes, de sorte que deux lignées
cellulaires sont rapidement établies : l’une qui
comporte les gros chromosomes caractéristiques
de l’œuf, l’autre qui comporte de nombreux petits
chromosomes. Des expériences de destruction de
blastomères démontrent que ces deux lignées correspondent respectivement à la lignée germinale et
à la lignée somatique. Des analyses de biologie
moléculaire ont prouvé que le matériel chromosomique éliminé est constitué de séquences d’ADN
hautement répétées dont la fonction n’est pas
connue, bien qu’elles soient indispensables à l’établissement de la lignée germinale.
• La grande diversité des anticorps produits
par les différents clones de lymphocytes est en
partie expliquée par le fait que ces cellules ne possèdent pas la même information génétique au
niveau des gènes codant les immunoglobulines.
Au cours de leur différenciation, il se produit des
réarrangements chromosomiques très locaux,
consistant dans la mise en contact et la soudure de
segments répétés d’ADN de différents types, portés par un même chromosome, et au départ éloignés les uns des autres. Ces phénomènes uniques
de recombinaison intrachromosomique, qui sont
d’une grande complexité, ne peuvent pas être
détaillés plus avant.
• Un phénomène d’amplification des gènes
ribosomiques a été mis en évidence dans les ovocytes d’un grand nombre d’Animaux. L’exemple
le plus connu est celui du xénope (un Amphibien),
chez qui le génome haploïde normal comprend
environ 500 copies identiques ou très voisines de
ces gènes, disposées en un seul ensemble (voir
plus haut). Dans les ovocytes de cet organisme, on
a montré qu’il existe en fait deux millions de copies
de ces gènes. Cet accroissement d’un facteur 20 00
par rapport aux cellules somatiques est dû au fait
que ce type de cellules produit, au cours de sa différenciation, des copies extrachromosomiques de
ces gènes. Celles-ci se présentent sous forme de
molécules circulaires contenant un nombre variable
de gènes ; autour de chacune d’elles s’organise un
petit nucléole, comme c’est le cas habituel, mais
indépendant de tout chromosome (on en compte
ainsi 1000-1 500 par noyau).
Ce phénomène unique est mis en rapport avec
un besoin considérable en ARNr, pour construire
un très grand nombre de ribosomes, en un temps
court ; il se produit pendant une phase d’accroissement cellulaire intense, située au début de la
période vitellogénique typique de ces cellules.
L’amplification reste un mécanisme exceptionnel,
et en dehors de quelques exemples normaux ou
pathologiques, on montre que le nombre de copies
des gènes de protéines est le même dans tous les
tissus d’un organisme donné, qu’il soient ou non
spécialisés dans la production abondante de protéines spécifiques. Ceci prouve bien que le contrôle
majeur de l’expression des gènes s’exerce au
niveau transcriptionnel ou traductionnel.
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
dont les modes d’action sont différents les uns des
autres, et qui agissent le plus souvent en concertation selon des combinaisons variées.
Il apparaît, par exemple, qu’une seule de ces
protéines peut se fixer en différents endroits du
génome et contrôler plusieurs gènes à la fois ; ceci
permet d’expliquer qu’une différenciation donnée
puisse correspondre à l’activation coordonnée de
tout un lot de gènes précis. Par ailleurs, on montre
qu’un seul gène est en général contrôlé simultanément par plusieurs sites activateurs ou inhibiteurs,
plus ou moins proches, sur lesquels se fixent
diverses protéines régulatrices. Une telle stratégie
évite aux organismes de produire un facteur spécifique pour chacun des milliers de gènes actifs dans
leurs cellules ; en effet, si un gène peut être activé
par trois protéines a , b et c , un autre peut n’être
activé que par a et b , et un troisième par b et c . La
combinaison d’un nombre limité de protéines
régulatrices peut ainsi rendre compte du contrôle
d’un très grand nombre de gènes indépendants.
Chaque type de cellule contient ainsi un mélange
spécifique de protéines régulatrices, agissant en
association pour déterminer l’expression de différents gènes.
7.2.2. É LIMINATION, MODIFICATION
OU AMPLIFICATION DE GÈNES
• Au cours du développement de l’ascaris et de
certains Insectes, un phénomène très rare d’élimination de chromosomes dans les cellules embryonnaires a été mis en évidence ; celui-ci, nommé
diminution chromatique, est en rapport direct
avec un type bien particulier de différenciation.
Chez l’ascaris, le zygote possède deux (ou quatre,
selon les espèces) très gros chromosomes ; lors de
la première division de l’embryon, seule une cellule conserve ces deux gros chromosomes ; dans
l’autre cellule, les chromosomes se fragmentent en
morceaux, dont certains sont éliminés et ne se
retrouveront pas dans les noyaux frères de la division suivante. Le phénomène se reproduit au cours
des divisions suivantes, de sorte que deux lignées
cellulaires sont rapidement établies : l’une qui
comporte les gros chromosomes caractéristiques
de l’œuf, l’autre qui comporte de nombreux petits
chromosomes. Des expériences de destruction de
blastomères démontrent que ces deux lignées correspondent respectivement à la lignée germinale et
à la lignée somatique. Des analyses de biologie
moléculaire ont prouvé que le matériel chromosomique éliminé est constitué de séquences d’ADN
hautement répétées dont la fonction n’est pas
connue, bien qu’elles soient indispensables à l’établissement de la lignée germinale.
• La grande diversité des anticorps produits
par les différents clones de lymphocytes est en
partie expliquée par le fait que ces cellules ne possèdent pas la même information génétique au
niveau des gènes codant les immunoglobulines.
Au cours de leur différenciation, il se produit des
réarrangements chromosomiques très locaux,
consistant dans la mise en contact et la soudure de
segments répétés d’ADN de différents types, portés par un même chromosome, et au départ éloignés les uns des autres. Ces phénomènes uniques
de recombinaison intrachromosomique, qui sont
d’une grande complexité, ne peuvent pas être
détaillés plus avant.
• Un phénomène d’amplification des gènes
ribosomiques a été mis en évidence dans les ovocytes d’un grand nombre d’Animaux. L’exemple
le plus connu est celui du xénope (un Amphibien),
chez qui le génome haploïde normal comprend
environ 500 copies identiques ou très voisines de
ces gènes, disposées en un seul ensemble (voir
plus haut). Dans les ovocytes de cet organisme, on
a montré qu’il existe en fait deux millions de copies
de ces gènes. Cet accroissement d’un facteur 20 00
par rapport aux cellules somatiques est dû au fait
que ce type de cellules produit, au cours de sa différenciation, des copies extrachromosomiques de
ces gènes. Celles-ci se présentent sous forme de
molécules circulaires contenant un nombre variable
de gènes ; autour de chacune d’elles s’organise un
petit nucléole, comme c’est le cas habituel, mais
indépendant de tout chromosome (on en compte
ainsi 1000-1 500 par noyau).
Ce phénomène unique est mis en rapport avec
un besoin considérable en ARNr, pour construire
un très grand nombre de ribosomes, en un temps
court ; il se produit pendant une phase d’accroissement cellulaire intense, située au début de la
période vitellogénique typique de ces cellules.
L’amplification reste un mécanisme exceptionnel,
et en dehors de quelques exemples normaux ou
pathologiques, on montre que le nombre de copies
des gènes de protéines est le même dans tous les
tissus d’un organisme donné, qu’il soient ou non
spécialisés dans la production abondante de protéines spécifiques. Ceci prouve bien que le contrôle
majeur de l’expression des gènes s’exerce au
niveau transcriptionnel ou traductionnel.