390 trOiSiÈMe partie La génétique
ConCept
17.4
La traduction est la synthèse
d’un polypeptide à partir de l’arN
messager : une étude détaillée
Nous allons étudier maintenant plus en détail la traduction,
c’est-à-dire le mode de transmission de l’information génétique de l’ARNm à la protéine. Comme nous l’avons fait pour
la transcription, nous nous intéresserons avant tout aux
principales étapes de la traduction chez les Bactéries et les
organismes eucaryotes, tout en soulignant les différences essentielles qui existent entre ces deux groupes.
Les composantes moléculaires
de la traduction
Au cours de la traduction, la cellule construit une protéine à
partir des instructions qu’elle « lit » dans le message génétique.
Ce message consiste en une série de codons alignés sur une
molécule d’ARNm, et le traducteur est une molécule d’ARN
d’un autre type, qui porte le nom d’ARN de transfert
(ARNt). Cet ARN a pour fonction d’acheminer des molécules
d’acides aminés présentes dans le cytosol vers un polypeptide
en cours de synthèse dans un ribosome. Il faut savoir que la
cellule garde en réserve les 20 acides aminés dans son cytosol,
soit en les synthétisant à partir d’autres composés, soit en les
prélevant dans la solution environnante. Le ribosome, une
structure constituée de protéines et d’ARN, ajoute chacun des
acides aminés que l’ARNt lui apporte à l’extrémité de la
chaîne de polypeptides en cours de synthèse (figure 17.14).
Dans son principe, la traduction est simple ; en réalité, elle
repose sur des phénomènes biochimiques et des mécanismes
complexes, notamment chez les cellules eucaryotes. Nous
allons l’analyser plus en détail, en nous intéressant avant tout
à ce qui se produit chez les Bactéries, où le mécanisme est un
peu plus simple. Nous verrons d’abord quels sont les principaux acteurs dans ce processus cellulaire, et ensuite comment
ils agissent conjointement pour fabriquer un polypeptide.
La structure et la fonction de l’ARN de transfert
Le fait que les molécules d’ARNt ne sont pas toutes identiques constitue la clé de la traduction du message génétique
en une séquence d’acides aminés. Chacune d’elles traduit un
certain codon d’ARNm en acide aminé particulier. Lorsqu’elle
atteint un ribosome, la molécule d’ARNt porte un acide
aminé donné à l’une de ses extrémités ; à l’autre extrémité se
trouve un triplet de nucléotides appelé anticodon, qui se lie
au codon complémentaire de l’ARNm conformément aux
règles de l’appariement des bases. Prenons, par exemple, le
codon d’ARNm GGC, qui commande l’acide aminé glycine.
L’ARNt qui se lie à ce codon par des liaisons hydrogène porte
l’anticodon CCG à une de ses extrémités et la glycine à l’autre
(voir l’ARNt qui s’approche du ribosome dans la figure 17.14).
À mesure que la molécule d’ARNm avance à travers le ribosome, la glycine est ajoutée à l’extrémité de la chaîne polypeptidique chaque fois que le codon GGC se présente au site
de traduction. Notons que les ARNt traduisent le message
génétique un codon à la fois : ils déposent les acides aminés
dans l’ordre voulu, et le ribosome unit les acides aminés en
chaîne. La molécule d’ARNt est un traducteur au sens où elle
lit un mot (le codon) sur l’ARNm et l’interprète en termes
d’acide aminé.
À l’instar de l’ARNm et des autres types d’ARN de la cellule,
les molécules d’ARNt sont transcrites à partir de matrices
d’ADN. Dans la cellule eucaryote, l’ARNt, tout comme l’ARNm,
est produit dans le noyau et doit passer de celui-ci au cytoplasme, où la traduction se déroule. Dans les cellules bactériennes ou eucaryotes, chaque molécule d’ARNt sert de
nombreuses fois : elle se lie d’abord à l’acide aminé qui lui correspond dans le cytosol ; elle le cède ensuite à une chaîne polypeptidique au ribosome, puis elle quitte ce dernier pour aller
chercher un nouvel acide aminé identique dans le cytosol.
La molécule d’ARNt est formée d’un seul brin d’ARN dont
la longueur ne dépasse pas 80 nucléotides environ. (Par comparaison, la plupart des molécules d’ARNm contiennent des
centaines de nucléotides). À cause de la présence de séquences
de bases nucléotidiques complémentaires qui peuvent s’associer les unes aux autres par des liaisons hydrogène, ce brin
m Figure 17.14 Le concept de base de la traduction. Les codons sont
traduits en acides aminés un par un, au fur et à mesure que la molécule
d’ARNm traverse le ribosome. Ce sont des molécules d’ARNt qui les interprètent. Chaque type d’ARNt porte un anticodon donné à une de ses
extrémités et un acide aminé correspondant à l’autre extrémité. Lorsque
son anticodon se lie à un codon complémentaire situé sur l’ARNm, l’ARNt
ajoute son acide aminé à l’extrémité de la chaîne polypeptidique en cours
de synthèse. Il y a une relation de spécificité entre l’anticodon et l’acide
aminé que l’ARNt transporte. Les figures qui suivent montrent certains
détails de la traduction qui a lieu dans la cellule bactérienne.
A C C
C
C
G
U U U
G G
A A A
G G C
ARNm
Acides
aminés
Anticodon
ARNt
Polypeptide
Gly
T rp
Ribosome
U
ARNt portant
un acide aminé
P h e
5
3
Codons
ADN
ARNm
Polypeptide
Ribosome
TRANSCRIPTION
TRADUCTION
ConCept
17.4
La traduction est la synthèse
d’un polypeptide à partir de l’arN
messager : une étude détaillée
Nous allons étudier maintenant plus en détail la traduction,
c’est-à-dire le mode de transmission de l’information génétique de l’ARNm à la protéine. Comme nous l’avons fait pour
la transcription, nous nous intéresserons avant tout aux
principales étapes de la traduction chez les Bactéries et les
organismes eucaryotes, tout en soulignant les différences essentielles qui existent entre ces deux groupes.
Les composantes moléculaires
de la traduction
Au cours de la traduction, la cellule construit une protéine à
partir des instructions qu’elle « lit » dans le message génétique.
Ce message consiste en une série de codons alignés sur une
molécule d’ARNm, et le traducteur est une molécule d’ARN
d’un autre type, qui porte le nom d’ARN de transfert
(ARNt). Cet ARN a pour fonction d’acheminer des molécules
d’acides aminés présentes dans le cytosol vers un polypeptide
en cours de synthèse dans un ribosome. Il faut savoir que la
cellule garde en réserve les 20 acides aminés dans son cytosol,
soit en les synthétisant à partir d’autres composés, soit en les
prélevant dans la solution environnante. Le ribosome, une
structure constituée de protéines et d’ARN, ajoute chacun des
acides aminés que l’ARNt lui apporte à l’extrémité de la
chaîne de polypeptides en cours de synthèse (figure 17.14).
Dans son principe, la traduction est simple ; en réalité, elle
repose sur des phénomènes biochimiques et des mécanismes
complexes, notamment chez les cellules eucaryotes. Nous
allons l’analyser plus en détail, en nous intéressant avant tout
à ce qui se produit chez les Bactéries, où le mécanisme est un
peu plus simple. Nous verrons d’abord quels sont les principaux acteurs dans ce processus cellulaire, et ensuite comment
ils agissent conjointement pour fabriquer un polypeptide.
La structure et la fonction de l’ARN de transfert
Le fait que les molécules d’ARNt ne sont pas toutes identiques constitue la clé de la traduction du message génétique
en une séquence d’acides aminés. Chacune d’elles traduit un
certain codon d’ARNm en acide aminé particulier. Lorsqu’elle
atteint un ribosome, la molécule d’ARNt porte un acide
aminé donné à l’une de ses extrémités ; à l’autre extrémité se
trouve un triplet de nucléotides appelé anticodon, qui se lie
au codon complémentaire de l’ARNm conformément aux
règles de l’appariement des bases. Prenons, par exemple, le
codon d’ARNm GGC, qui commande l’acide aminé glycine.
L’ARNt qui se lie à ce codon par des liaisons hydrogène porte
l’anticodon CCG à une de ses extrémités et la glycine à l’autre
(voir l’ARNt qui s’approche du ribosome dans la figure 17.14).
À mesure que la molécule d’ARNm avance à travers le ribosome, la glycine est ajoutée à l’extrémité de la chaîne polypeptidique chaque fois que le codon GGC se présente au site
de traduction. Notons que les ARNt traduisent le message
génétique un codon à la fois : ils déposent les acides aminés
dans l’ordre voulu, et le ribosome unit les acides aminés en
chaîne. La molécule d’ARNt est un traducteur au sens où elle
lit un mot (le codon) sur l’ARNm et l’interprète en termes
d’acide aminé.
À l’instar de l’ARNm et des autres types d’ARN de la cellule,
les molécules d’ARNt sont transcrites à partir de matrices
d’ADN. Dans la cellule eucaryote, l’ARNt, tout comme l’ARNm,
est produit dans le noyau et doit passer de celui-ci au cytoplasme, où la traduction se déroule. Dans les cellules bactériennes ou eucaryotes, chaque molécule d’ARNt sert de
nombreuses fois : elle se lie d’abord à l’acide aminé qui lui correspond dans le cytosol ; elle le cède ensuite à une chaîne polypeptidique au ribosome, puis elle quitte ce dernier pour aller
chercher un nouvel acide aminé identique dans le cytosol.
La molécule d’ARNt est formée d’un seul brin d’ARN dont
la longueur ne dépasse pas 80 nucléotides environ. (Par comparaison, la plupart des molécules d’ARNm contiennent des
centaines de nucléotides). À cause de la présence de séquences
de bases nucléotidiques complémentaires qui peuvent s’associer les unes aux autres par des liaisons hydrogène, ce brin
m Figure 17.14 Le concept de base de la traduction. Les codons sont
traduits en acides aminés un par un, au fur et à mesure que la molécule
d’ARNm traverse le ribosome. Ce sont des molécules d’ARNt qui les interprètent. Chaque type d’ARNt porte un anticodon donné à une de ses
extrémités et un acide aminé correspondant à l’autre extrémité. Lorsque
son anticodon se lie à un codon complémentaire situé sur l’ARNm, l’ARNt
ajoute son acide aminé à l’extrémité de la chaîne polypeptidique en cours
de synthèse. Il y a une relation de spécificité entre l’anticodon et l’acide
aminé que l’ARNt transporte. Les figures qui suivent montrent certains
détails de la traduction qui a lieu dans la cellule bactérienne.
A C C
C
C
G
U U U
G G
A A A
G G C
ARNm
Acides
aminés
Anticodon
ARNt
Polypeptide
Gly
T rp
Ribosome
U
ARNt portant
un acide aminé
P h e
5
3
Codons
ADN
ARNm
Polypeptide
Ribosome
TRANSCRIPTION
TRADUCTION