240 B IOLOGIE CELLULAIRE
façon dont il se construit au cours de l’embryogenèse précoce : plus que les produits des gènes, ce
qu’il est important d’identifier, c’est la manière
dont ils interagissent ! Avec la découverte d’un
nombre croissant de facteurs de régulation, des
outils se mettent cependant en place, qui permettront sans doute de répondre aux questions posées
par la biologie du développement, discipline qui
connaît actuellement un essor considérable.
7.2.5. M ÉCANISMES POST- TRANSCRIPTIONNELS
DE CONTRÔLE
Si le contrôle de l’initiation de la transcription
est la forme majeure de régulation des gènes, on
connaît de nombreux autres mécanismes agissant
plus en aval et permettant de moduler la production ultime des protéines ; il n’est pas possible,
dans le cadre de cet ouvrage, de les décrire tous et
seuls deux d’entre eux seront développés.
• Contrôle de la maturation des transcrits ; il
s’exerce à travers l’épissage alternatif, qui a été
introduit plus haut. On connaît un nombre croissant d’exemples de gènes eucaryotiques produisant, de façon contrôlée, de multiples protéines
grâce à ce mécanisme. Il s’agit bien d’un processus
intervenant dans la différenciation cellulaire, car
les molécules obtenues sont en général peu différentes les unes des autres. Bien que présentant de
légères modifications de structure, elles gardent en
effet des fonctions voisines. Ces isoformes constituent, soit des adaptations à des besoins tissulaires
spécifiques (localisation cellulaire, durées de vie
différentes, etc.), soit un moyen d’élargir le champ
des interactions avec d’autres protéines cellulaires.
On trouve des exemples dans les domaines du
cytosquelette, des matrices extracellulaires, des
récepteurs et des transporteurs membranaires, qui
présentent une extraordinaire diversité chez les
organismes supérieurs. Chez le rat, on montre par
exemple que la tropomyosine est légèrement différente selon qu’on s’adresse aux muscles lisses ou
striés, aux fibroblastes, aux myoblastes ou aux cellules nerveuses ; l’épissage alternatif est responsable de ce phénomène. De même, la fibronectine
fabriquée par les fibroblastesr este dans la matrice
extracellulaire, alors que celle fabriquée par le foie
est secrétée dans le plasma ; or, la première résulte
de la traduction d’un ARNm possédant deux exons
de plus que celui fabriqué par les hépatocytes, le
gène étant ici aussi unique. Dans un petit nombre
de cas, cependant, l’épissage alternatif est utilisé
pour produire des polypeptides ayant des propriétés très différentes selon les tissus ; on peut citer
l’exemple d’un même gène qui est à l’origine de
deux hormones distinctes, l’une dans la thyroïde :
la calcitonine, et l’autre dans le système nerveux :
le peptide CGRP.
En constituant une source potentielle de diversité protéique, ce mécanisme apporte aux cellules
eucaryotiques une grande souplesse génétique. Ce
phénomène conduit enfin à élargir la définition
moléculaire classique du gène, selon laquelle celuici code un ARN unique, soit de structure (ARNr,
ARNt), soit messager (produisant alors une seule
chaîne polypeptidique).
• Contrôle de l’utilisation et de la stabilité des
ARNm. La durée de vie des ARNm eucaryotiques
varie en général de quelques minutes à plusieurs
dizaines d’heures ; les plus instables d’entre eux
codent le plus souvent des protéines régulatrices
ou des hormones, dont le rôle dans, ou hors de la
cellule, doit être limité dans le temps. Des expériences de génie génétique démontrent que ces différences importantes de stabilité sont liées à la
présence, dans la région 3’ OH non traduite des
ARNm instables, de séquences particulières riches
en U et A, qui induisent la perte de la queue de
poly-A et entraînent de ce fait leur dégradation
rapide (les causes exactes restant inconnues).
Deux types de mécanismes, agissant directement sur les ARNm, conduisent à une modulation
de leur traduction ; ils mettent en jeu les régions
non traduites situées à leurs extrémités 5’ P et
3’ OH. Il existe en particulier une possibilité de
fixation de protéines spécifiques au niveau de
structures en double hélice (tige-boucle) de
30 nucléotides environ, situées dans la région 3’ de
certains ARNm. Cette fixation inhibe le fonctionnement normal des séquences d’instabilité signalées plus haut et augmente ainsi la durée de vie des
ARNm, entraînant une augmentation de la synthèse des protéines correspondantes. Il existe également un contrôle négatif, exercé par des protéines
de type répresseur de la traduction, qui agissent
en se fixant au niveau de structures équivalentes,
mais rencontrées à l’extrémité 5’ de la molécule.
La mise en place du ribosome se trouve, de ce fait,
inhibée et la synthèse protéique ne peut démarrer.
Parmi les exemples d’ARNm à durée de vie
exceptionnellement longue, il faut signaler ceux
présents dans les ovocytes et les œufs non fécondés de nombreux Animaux. Ces ARNm sont stoc-
façon dont il se construit au cours de l’embryogenèse précoce : plus que les produits des gènes, ce
qu’il est important d’identifier, c’est la manière
dont ils interagissent ! Avec la découverte d’un
nombre croissant de facteurs de régulation, des
outils se mettent cependant en place, qui permettront sans doute de répondre aux questions posées
par la biologie du développement, discipline qui
connaît actuellement un essor considérable.
7.2.5. M ÉCANISMES POST- TRANSCRIPTIONNELS
DE CONTRÔLE
Si le contrôle de l’initiation de la transcription
est la forme majeure de régulation des gènes, on
connaît de nombreux autres mécanismes agissant
plus en aval et permettant de moduler la production ultime des protéines ; il n’est pas possible,
dans le cadre de cet ouvrage, de les décrire tous et
seuls deux d’entre eux seront développés.
• Contrôle de la maturation des transcrits ; il
s’exerce à travers l’épissage alternatif, qui a été
introduit plus haut. On connaît un nombre croissant d’exemples de gènes eucaryotiques produisant, de façon contrôlée, de multiples protéines
grâce à ce mécanisme. Il s’agit bien d’un processus
intervenant dans la différenciation cellulaire, car
les molécules obtenues sont en général peu différentes les unes des autres. Bien que présentant de
légères modifications de structure, elles gardent en
effet des fonctions voisines. Ces isoformes constituent, soit des adaptations à des besoins tissulaires
spécifiques (localisation cellulaire, durées de vie
différentes, etc.), soit un moyen d’élargir le champ
des interactions avec d’autres protéines cellulaires.
On trouve des exemples dans les domaines du
cytosquelette, des matrices extracellulaires, des
récepteurs et des transporteurs membranaires, qui
présentent une extraordinaire diversité chez les
organismes supérieurs. Chez le rat, on montre par
exemple que la tropomyosine est légèrement différente selon qu’on s’adresse aux muscles lisses ou
striés, aux fibroblastes, aux myoblastes ou aux cellules nerveuses ; l’épissage alternatif est responsable de ce phénomène. De même, la fibronectine
fabriquée par les fibroblastesr este dans la matrice
extracellulaire, alors que celle fabriquée par le foie
est secrétée dans le plasma ; or, la première résulte
de la traduction d’un ARNm possédant deux exons
de plus que celui fabriqué par les hépatocytes, le
gène étant ici aussi unique. Dans un petit nombre
de cas, cependant, l’épissage alternatif est utilisé
pour produire des polypeptides ayant des propriétés très différentes selon les tissus ; on peut citer
l’exemple d’un même gène qui est à l’origine de
deux hormones distinctes, l’une dans la thyroïde :
la calcitonine, et l’autre dans le système nerveux :
le peptide CGRP.
En constituant une source potentielle de diversité protéique, ce mécanisme apporte aux cellules
eucaryotiques une grande souplesse génétique. Ce
phénomène conduit enfin à élargir la définition
moléculaire classique du gène, selon laquelle celuici code un ARN unique, soit de structure (ARNr,
ARNt), soit messager (produisant alors une seule
chaîne polypeptidique).
• Contrôle de l’utilisation et de la stabilité des
ARNm. La durée de vie des ARNm eucaryotiques
varie en général de quelques minutes à plusieurs
dizaines d’heures ; les plus instables d’entre eux
codent le plus souvent des protéines régulatrices
ou des hormones, dont le rôle dans, ou hors de la
cellule, doit être limité dans le temps. Des expériences de génie génétique démontrent que ces différences importantes de stabilité sont liées à la
présence, dans la région 3’ OH non traduite des
ARNm instables, de séquences particulières riches
en U et A, qui induisent la perte de la queue de
poly-A et entraînent de ce fait leur dégradation
rapide (les causes exactes restant inconnues).
Deux types de mécanismes, agissant directement sur les ARNm, conduisent à une modulation
de leur traduction ; ils mettent en jeu les régions
non traduites situées à leurs extrémités 5’ P et
3’ OH. Il existe en particulier une possibilité de
fixation de protéines spécifiques au niveau de
structures en double hélice (tige-boucle) de
30 nucléotides environ, situées dans la région 3’ de
certains ARNm. Cette fixation inhibe le fonctionnement normal des séquences d’instabilité signalées plus haut et augmente ainsi la durée de vie des
ARNm, entraînant une augmentation de la synthèse des protéines correspondantes. Il existe également un contrôle négatif, exercé par des protéines
de type répresseur de la traduction, qui agissent
en se fixant au niveau de structures équivalentes,
mais rencontrées à l’extrémité 5’ de la molécule.
La mise en place du ribosome se trouve, de ce fait,
inhibée et la synthèse protéique ne peut démarrer.
Parmi les exemples d’ARNm à durée de vie
exceptionnellement longue, il faut signaler ceux
présents dans les ovocytes et les œufs non fécondés de nombreux Animaux. Ces ARNm sont stoc-