400 trOiSiÈMe partie La génétique
de la thymine) sont des substances qui ressemblent aux
nucléotides normaux de l’ADN et qui s’insèrent dans celui-ci
pendant sa réplication. Ils modifient ponctuellement l’information génétique, car ils sont plus susceptibles d’entraîner de mauvais appariements que les nucléotides normaux.
D’autres mutagènes chimiques entravent la réplication en
s’insérant dans l’ADN et en déformant la double hélice.
Enfin, certains mutagènes modifient chimiquement les bases
en altérant aussi leur capacité d’appariement.
Des chercheurs ont mis au point plusieurs méthodes pour
tester in vitro l’activité mutagène de diverses substances
chimiques. Le principal domaine d’application de ces tests est
le dépistage préliminaire des substances chimiques susceptibles de causer le cancer. Cette approche est valable parce
que la plupart des agents cancérogènes (qui provoquent le
cancer) sont des mutagènes, et, inversement, la plupart des
mutagènes sont cancérogènes.
retour sur le ConCept 17.5
1. Que se passe-t-il lorsqu’une paire de nucléotides est
enlevée au milieu de la séquence codante d’un
gène ?
2. FAItes des lIens Les individus hétérozygotes pour
l’allèle de l’anémie à hématies falciformes sont
généralement en bonne santé, mais ils présentent
des effets phénotypiques de l’allèle dans certaines
circonstances ; voir le concept 14.4, pages 316 à 318.
Expliquez cette observation en termes d’expression
génique.
3.
et sI ?
FAItes un dessIn Le brin matrice d’un
gène contient la séquence nucléotidique suivante :
39-TACTTGTCCGATATC-59. À la suite d’une mutation, il est modifié en 39-TACTTGTCCAATATC-59.
Dessinez le double brin de l’ADN pour les deux
séquences (normale et mutante) ainsi que la
séquence d’acides aminés encodée par chacune.
Quel est l’effet de cette mutation sur la séquence
des acides aminés ?
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
ConCept
17.6
L’expression génique se manifeste
selon des modes différents au sein
du monde vivant, mais le concept
de gène est universel
La transcription et la traduction se déroulent de façon très
semblable chez les cellules bactériennes et chez les organismes eucaryotes, mais nous avons relevé certaines différences
sur le plan des structures cellulaires et des détails du processus dans ces deux domaines. La classification des organismes
en trois domaines a été établie il y a environ 40 ans, lorsque
la distinction entre les Archées et les Bactéries a été reconnue.
Tout comme les Bactéries, les Archées sont des Procaryotes.
Cependant, ces dernières partagent de nombreux aspects
des mécanismes de l’expression génique avec les Eucaryotes,
de même que quelques-uns avec les Bactéries.
La comparaison de l’expression génique
chez les Bactéries, les archées et les eucaryotes
De récents progrès en biologie moléculaire ont permis aux
chercheurs de déterminer les séquences nucléotidiques complètes de centaines de génomes provenant de chaque domaine.
Cette richesse de données nous permet de comparer en parallèle la séquence des gènes et des protéines des trois domaines.
Les plus en vue parmi les gènes qui présentent un intérêt sont
ceux qui codent pour des composantes de processus biologiques fondamentaux comme la transcription et la traduction.
Les ARN polymérases des Bactéries et des Eucaryotes sont
très différentes les unes des autres, alors que l’unique ARN
polymérase des Archées ressemble aux trois polymérases
eucaryotes. Les Archées et les Eucaryotes font intervenir un
jeu complexe de facteurs de transcription, contrairement au
nombre moins important de protéines accessoires chez
les Bactéries. Chez les cellules eucaryotes et bactériennes, la
transcrip tion ne se termine pas de la même façon. Même si
l’on sait encore peu de choses au sujet de la terminaison de
la transcription chez les Archées, il semble bien que ce processus soit semblable à celui des Eucaryotes.
Quant à la traduction, les ribosomes des Archées sont de la
même taille que ceux des Bactéries, mais leur sensibilité aux
inhibiteurs chimiques ressemblent plus à celle des ribo somes
eucaryotes. Comme nous l’avons mentionné, l’initiation de
la traduction n’est pas tout à fait identique chez les Bactéries
et les Eucaryotes. À cet égard, les processus mis en œuvre par
les Archées ressemblent plutôt à ceux des Bactéries.
Les différences principales entre les Bactéries et les Eucaryotes concernant l’expression génique sont dues à l’absence
de compartiments dans les cellules bactériennes. Ainsi, dans
la cellule bactérienne, le processus se déroule de façon ininterrompue. Comme il n’y a pas de noyau, la transcription et la
traduction du même gène peuvent se dérouler simultanément
(figure 17.25), et la protéine qui vient d’être synthé tisée peut
atteindre rapidement son site fonctionnel par diffusion. La
plupart des chercheurs présument que la transcription et la
traduction sont couplées de la même façon dans les cellules
des Archées puisqu’elles sont dépourvues d’enveloppe nucléaire.
Par contre, dans la cellule eucaryote, l’enveloppe du noyau
délimite deux compartiments, à l’intérieur desquels se déroulent respectivement la transcription et la traduction. L’un de
ces compartiments est également le siège d’une maturation
très élaborée de l’ARN. Le processus de maturation inclut des
étapes supplémentaires, dont la régulation permet de coordonner les activités complexes de la cellule eucaryote (voir le
chapitre 18).
Une étude plus poussée des protéines et des ARN qui interviennent dans la transcription et la traduction chez les Archées
nous en apprendra davantage sur l’évolution de ces processus
dans les trois domaines. En dépit des différences dans l’expression génique répertoriées ici, toutefois, la notion de gène est
en soi un concept unificateur parmi toutes les formes de vie.
de la thymine) sont des substances qui ressemblent aux
nucléotides normaux de l’ADN et qui s’insèrent dans celui-ci
pendant sa réplication. Ils modifient ponctuellement l’information génétique, car ils sont plus susceptibles d’entraîner de mauvais appariements que les nucléotides normaux.
D’autres mutagènes chimiques entravent la réplication en
s’insérant dans l’ADN et en déformant la double hélice.
Enfin, certains mutagènes modifient chimiquement les bases
en altérant aussi leur capacité d’appariement.
Des chercheurs ont mis au point plusieurs méthodes pour
tester in vitro l’activité mutagène de diverses substances
chimiques. Le principal domaine d’application de ces tests est
le dépistage préliminaire des substances chimiques susceptibles de causer le cancer. Cette approche est valable parce
que la plupart des agents cancérogènes (qui provoquent le
cancer) sont des mutagènes, et, inversement, la plupart des
mutagènes sont cancérogènes.
retour sur le ConCept 17.5
1. Que se passe-t-il lorsqu’une paire de nucléotides est
enlevée au milieu de la séquence codante d’un
gène ?
2. FAItes des lIens Les individus hétérozygotes pour
l’allèle de l’anémie à hématies falciformes sont
généralement en bonne santé, mais ils présentent
des effets phénotypiques de l’allèle dans certaines
circonstances ; voir le concept 14.4, pages 316 à 318.
Expliquez cette observation en termes d’expression
génique.
3.
et sI ?
FAItes un dessIn Le brin matrice d’un
gène contient la séquence nucléotidique suivante :
39-TACTTGTCCGATATC-59. À la suite d’une mutation, il est modifié en 39-TACTTGTCCAATATC-59.
Dessinez le double brin de l’ADN pour les deux
séquences (normale et mutante) ainsi que la
séquence d’acides aminés encodée par chacune.
Quel est l’effet de cette mutation sur la séquence
des acides aminés ?
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
ConCept
17.6
L’expression génique se manifeste
selon des modes différents au sein
du monde vivant, mais le concept
de gène est universel
La transcription et la traduction se déroulent de façon très
semblable chez les cellules bactériennes et chez les organismes eucaryotes, mais nous avons relevé certaines différences
sur le plan des structures cellulaires et des détails du processus dans ces deux domaines. La classification des organismes
en trois domaines a été établie il y a environ 40 ans, lorsque
la distinction entre les Archées et les Bactéries a été reconnue.
Tout comme les Bactéries, les Archées sont des Procaryotes.
Cependant, ces dernières partagent de nombreux aspects
des mécanismes de l’expression génique avec les Eucaryotes,
de même que quelques-uns avec les Bactéries.
La comparaison de l’expression génique
chez les Bactéries, les archées et les eucaryotes
De récents progrès en biologie moléculaire ont permis aux
chercheurs de déterminer les séquences nucléotidiques complètes de centaines de génomes provenant de chaque domaine.
Cette richesse de données nous permet de comparer en parallèle la séquence des gènes et des protéines des trois domaines.
Les plus en vue parmi les gènes qui présentent un intérêt sont
ceux qui codent pour des composantes de processus biologiques fondamentaux comme la transcription et la traduction.
Les ARN polymérases des Bactéries et des Eucaryotes sont
très différentes les unes des autres, alors que l’unique ARN
polymérase des Archées ressemble aux trois polymérases
eucaryotes. Les Archées et les Eucaryotes font intervenir un
jeu complexe de facteurs de transcription, contrairement au
nombre moins important de protéines accessoires chez
les Bactéries. Chez les cellules eucaryotes et bactériennes, la
transcrip tion ne se termine pas de la même façon. Même si
l’on sait encore peu de choses au sujet de la terminaison de
la transcription chez les Archées, il semble bien que ce processus soit semblable à celui des Eucaryotes.
Quant à la traduction, les ribosomes des Archées sont de la
même taille que ceux des Bactéries, mais leur sensibilité aux
inhibiteurs chimiques ressemblent plus à celle des ribo somes
eucaryotes. Comme nous l’avons mentionné, l’initiation de
la traduction n’est pas tout à fait identique chez les Bactéries
et les Eucaryotes. À cet égard, les processus mis en œuvre par
les Archées ressemblent plutôt à ceux des Bactéries.
Les différences principales entre les Bactéries et les Eucaryotes concernant l’expression génique sont dues à l’absence
de compartiments dans les cellules bactériennes. Ainsi, dans
la cellule bactérienne, le processus se déroule de façon ininterrompue. Comme il n’y a pas de noyau, la transcription et la
traduction du même gène peuvent se dérouler simultanément
(figure 17.25), et la protéine qui vient d’être synthé tisée peut
atteindre rapidement son site fonctionnel par diffusion. La
plupart des chercheurs présument que la transcription et la
traduction sont couplées de la même façon dans les cellules
des Archées puisqu’elles sont dépourvues d’enveloppe nucléaire.
Par contre, dans la cellule eucaryote, l’enveloppe du noyau
délimite deux compartiments, à l’intérieur desquels se déroulent respectivement la transcription et la traduction. L’un de
ces compartiments est également le siège d’une maturation
très élaborée de l’ARN. Le processus de maturation inclut des
étapes supplémentaires, dont la régulation permet de coordonner les activités complexes de la cellule eucaryote (voir le
chapitre 18).
Une étude plus poussée des protéines et des ARN qui interviennent dans la transcription et la traduction chez les Archées
nous en apprendra davantage sur l’évolution de ces processus
dans les trois domaines. En dépit des différences dans l’expression génique répertoriées ici, toutefois, la notion de gène est
en soi un concept unificateur parmi toutes les formes de vie.