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B IOLOGIE CELLULAIRE
Puisque l’ADN ne faisait pas office de matrice,
on a supposé qu’une espèce moléculaire intermédiaire devait exister, à laquelle l’information génétiquep ouvait être transférée. De très nombreuses
observations, essentiellement réalisées chez les
Eucaryotes, et développées dans le chapitre 8, ont
suggéré que le meilleur candidat pour cette molécule messagère (au sens large) était l’ARN ; les
principaux arguments sont les suivants :
– les analyses cytochimiques de C ASPERSSON et
B RACHET (1940) montrent que la quantité de protéines synthétisées, chez les Eucaryotes, est proportionnelle à la teneur en ARN cytoplasmique ;
–l’ARN est fabriqué dans le noyau, au contact de
l’ADN, puis il gagne le cytoplasme, où il
«déclenche» des fonctions spécifiques, dont la
plupart sont liées à l’existence de protéines enzymatiques ou structurales (voir figure 8.9) ;
–l’ARN peut, par sa structure, représenter une
copie de l’information contenue dans l’ADN.
Les rapports entre ADN, ARN et protéines, sont
résumés dans le dogme fondamental de la biologie moléculaire, qui indique le sens du flux de
l’information génétique :
ADN → ARN → PROTÉINES
On appelle transcription le mécanisme qui
assure la fabrication d’ARN à partir de l’ADN ; il
s’agit d’un processus de recopiage de l’information génétique découlant de la nature même de
l’organisation des acides nucléiques, basée sur la
complémentarité des paires de bases AT (ou AU)
et GC dans des structures double-brin. Ce processus contribue aussi à segmenter le message héréditaire, pour produire des molécules informatives
utilisables pour la synthèse des protéines.
La traduction permet, quant à elle, la synthèse
des protéines ; elle est basée sur un principe très
différent et sur l’existence d’une machinerie complexe, qui sera décrite plus loin. En effet, l’ARN,
pas plus que l’ADN, ne peut être directement utilisé pour ordonner les acides aminés. Jusqu’à la fin
des années 50, on a cru que tous les ARN avaient
une fonction de matrice (au sens de message) pour
la synthèse des protéines ; la découverte des ARN
messagers (ARNm), molécules ayant un rôle bien
spécifique dans le processus de traduction, devait
bouleverser les conceptions courantes (voir l’encart
suivant).
On connaît cependant une exception au dogme
fondamental, représentée par le phénomène
remarquable de la transcription inverse ; celle-ci
assure le passage d’une molécule d’ARN à un segment d’ADN double-brin. Cette opération est
décrite en particulier lors du cycle des Rétrovirus
(voir chapitre 14).
2.3. Machinerie de synthèse des protéines
Il a été démontré, dès le début des années 50,
que la synthèse in vitro des protéines pouvait être
Découverte des ARNm procaryotiques
En 1958, V OLKIN et A STRACHAN, travaillant sur le
cycle du bactériophage T2, montrent que le
matériel génétique de ce Virus entraîne, très
rapidement après l’infection de la cellule-hôte,
le blocage des synthèses des ARN et des protéines endogènes. Toute la machinerie cellulaire
de transcription et de traduction est détournée
pour fabriquer les seuls constituants viraux.
Ayant marqué les Bactéries infectées avec du
32
P
au moment exact du cycle où le Virus paralyse
le génome bactérien, les auteurs mettent en évidence la synthèse fugace d’un ARN très
instable. Celui-ci est remarquable, en ce sens
que sa composition globale en nucléotides est
identique à celle de l’ADN phagique. Ce résultat étonnant laissa les auteurs perplexes et ne
fut pas correctement interprété ; l’idée d’un
ARN «messager» n’était pas encore dans l’air !
En 1960, d’autres auteurs reprennent des expériences basées sur le même principe, mais en les
appliquant à des Bactéries normales, non infectées. Des marquages très courts avec de l’uridine
32
P conduisent à la production d’ARN radioactifs
qui ne peuvent être identifiés, après diverses
analyses, ni à des ARNr, ni à des ARNt. Leur
grande taille, l’hétérogénéité de leurs masses
moléculaires, leur faible abondance, en font une
nouvelle catégorie d’ARN. À nouveau sur le
système du bactériophage T2, il fut montré que
la molécule instable décrite plus haut s’associait
de façon réversible aux ribosomes préexistants
de la cellule, sur lesquels se fabriquent les protéines virales. Il était alors clair qu’une molécule
d’ARN, spécifique d’un génome donné, fonctionnant comme messager entre l’ADN et les
protéines, intervenait dans la synthèse des protéines, aussi bien dans les conditions normales
qu’après une infection virale.
E NCARTH ISTORIQUE
B IOLOGIE CELLULAIRE
Puisque l’ADN ne faisait pas office de matrice,
on a supposé qu’une espèce moléculaire intermédiaire devait exister, à laquelle l’information génétiquep ouvait être transférée. De très nombreuses
observations, essentiellement réalisées chez les
Eucaryotes, et développées dans le chapitre 8, ont
suggéré que le meilleur candidat pour cette molécule messagère (au sens large) était l’ARN ; les
principaux arguments sont les suivants :
– les analyses cytochimiques de C ASPERSSON et
B RACHET (1940) montrent que la quantité de protéines synthétisées, chez les Eucaryotes, est proportionnelle à la teneur en ARN cytoplasmique ;
–l’ARN est fabriqué dans le noyau, au contact de
l’ADN, puis il gagne le cytoplasme, où il
«déclenche» des fonctions spécifiques, dont la
plupart sont liées à l’existence de protéines enzymatiques ou structurales (voir figure 8.9) ;
–l’ARN peut, par sa structure, représenter une
copie de l’information contenue dans l’ADN.
Les rapports entre ADN, ARN et protéines, sont
résumés dans le dogme fondamental de la biologie moléculaire, qui indique le sens du flux de
l’information génétique :
ADN → ARN → PROTÉINES
On appelle transcription le mécanisme qui
assure la fabrication d’ARN à partir de l’ADN ; il
s’agit d’un processus de recopiage de l’information génétique découlant de la nature même de
l’organisation des acides nucléiques, basée sur la
complémentarité des paires de bases AT (ou AU)
et GC dans des structures double-brin. Ce processus contribue aussi à segmenter le message héréditaire, pour produire des molécules informatives
utilisables pour la synthèse des protéines.
La traduction permet, quant à elle, la synthèse
des protéines ; elle est basée sur un principe très
différent et sur l’existence d’une machinerie complexe, qui sera décrite plus loin. En effet, l’ARN,
pas plus que l’ADN, ne peut être directement utilisé pour ordonner les acides aminés. Jusqu’à la fin
des années 50, on a cru que tous les ARN avaient
une fonction de matrice (au sens de message) pour
la synthèse des protéines ; la découverte des ARN
messagers (ARNm), molécules ayant un rôle bien
spécifique dans le processus de traduction, devait
bouleverser les conceptions courantes (voir l’encart
suivant).
On connaît cependant une exception au dogme
fondamental, représentée par le phénomène
remarquable de la transcription inverse ; celle-ci
assure le passage d’une molécule d’ARN à un segment d’ADN double-brin. Cette opération est
décrite en particulier lors du cycle des Rétrovirus
(voir chapitre 14).
2.3. Machinerie de synthèse des protéines
Il a été démontré, dès le début des années 50,
que la synthèse in vitro des protéines pouvait être
Découverte des ARNm procaryotiques
En 1958, V OLKIN et A STRACHAN, travaillant sur le
cycle du bactériophage T2, montrent que le
matériel génétique de ce Virus entraîne, très
rapidement après l’infection de la cellule-hôte,
le blocage des synthèses des ARN et des protéines endogènes. Toute la machinerie cellulaire
de transcription et de traduction est détournée
pour fabriquer les seuls constituants viraux.
Ayant marqué les Bactéries infectées avec du
32
P
au moment exact du cycle où le Virus paralyse
le génome bactérien, les auteurs mettent en évidence la synthèse fugace d’un ARN très
instable. Celui-ci est remarquable, en ce sens
que sa composition globale en nucléotides est
identique à celle de l’ADN phagique. Ce résultat étonnant laissa les auteurs perplexes et ne
fut pas correctement interprété ; l’idée d’un
ARN «messager» n’était pas encore dans l’air !
En 1960, d’autres auteurs reprennent des expériences basées sur le même principe, mais en les
appliquant à des Bactéries normales, non infectées. Des marquages très courts avec de l’uridine
32
P conduisent à la production d’ARN radioactifs
qui ne peuvent être identifiés, après diverses
analyses, ni à des ARNr, ni à des ARNt. Leur
grande taille, l’hétérogénéité de leurs masses
moléculaires, leur faible abondance, en font une
nouvelle catégorie d’ARN. À nouveau sur le
système du bactériophage T2, il fut montré que
la molécule instable décrite plus haut s’associait
de façon réversible aux ribosomes préexistants
de la cellule, sur lesquels se fabriquent les protéines virales. Il était alors clair qu’une molécule
d’ARN, spécifique d’un génome donné, fonctionnant comme messager entre l’ADN et les
protéines, intervenait dans la synthèse des protéines, aussi bien dans les conditions normales
qu’après une infection virale.
E NCARTH ISTORIQUE