chapitre 18 La régulation de l’expression génique 417
Outre le fait qu’ils influent directement sur la transcription, certains activateurs et répresseurs agissent indirectement sur le plan de la structure de la chromatine. Des
études sur les levures et les Mammifères démontrent que
certains activateurs recrutent des protéines qui acétylent les
histones près des promoteurs de gènes spécifiques, ce qui
facilite la transcription (voir la figure 18.7). De la même
façon, d’autres répresseurs recrutent des protéines qui désacétylent les histones, ce qui se traduit par une diminution
de la transcription, phénomène appelé silençage. En effet, le
recrutement de protéines modificatrices de la chromatine
semble être le mécanisme de répression le plus courant chez
les Eucaryotes.
Le contrôle combinatoire de l’activation des gènes Chez
les Eucaryotes, la régulation de la transcription dépend en
grande partie de la liaison des activateurs aux éléments de
contrôle de l’ADN. Vu la complexité de la régulation du grand
nombre de gènes d’une cellule animale ou végétale, il est
surprenant de constater que les éléments de contrôle comprennent un si petit nombre de séquences nucléotidiques
entièrement différentes. Une douzaine de courtes séquences
réapparaissent à de nombreux endroits dans les éléments de
contrôle de différents gènes. En moyenne, chaque amplificateur est composé d’environ dix éléments de contrôle, chacun
pouvant se lier à seulement un ou deux facteurs de transcription spécifiques. C’est la combinaison particulière des éléments
de contrôle dans un amplificateur associés au gène plutôt que
la présence d’un seul élément de contrôle qui s’avère importante pour la régulation de sa transcription.
Même avec seulement une douzaine de séquences d’éléments de contrôle disponibles, il est possible d’obtenir un
grand nombre de combinaisons. Une combinaison particulière d’éléments de contrôle aura la capacité d’activer la
transcription seulement si les protéines des activateurs appropriées sont présentes, ce qui peut se produire à un moment
précis pendant le développement ou dans un type de cel lules
en particulier. La figure 18.11 illustre comment l’utilisation
ADN
Activateurs
Élément
de contrôle distal
Protéine
responsable
de la courbure
de l’ADN
Facteurs
de transcription généraux
Groupe
de protéines médiatrices
ARN
polymérase II
ARN
polymérase II
Complexe
d’initiation
de la transcription
Synthèse de l’ARN
Amplificateur
Promoteur
Gène
Boîte
TATA
1 Les activateurs
protéiques se lient aux
éléments de contrôle
éloignés groupés sous la
forme d’un amplificateur
dans l’ADN. Cet
amplificateur a trois sites
de liaison ; chacun est
qualifié d’élément de
contrôle distal.
2 Une protéine
responsable de la
courbure de l’ADN fait en
sorte que les activateurs
ainsi liés se trouvent au
voisinage du promoteur.
Les facteurs de
transcription généraux, les
protéines médiatrices et
l’ARN polymérase sont
situés non loin de là.
3 Les activateurs
se fixent à certaines
protéines médiatrices et
aux facteurs de
transcription ; ils les
aident à former un
complexe actif
d’initiation de la
transcription
qui se fixe sur le
promoteur.
Modification de la chromatine
Transcription
Maturation de l’ARN
Dégradation
de l’ARNm
Traduction
Maturation
et dégradation
des protéines
m Figure 18.10 Modèle d’action d’un
amplificateur et des activateurs de transcription. En courbant l’ADN, une protéine permet à
un amplificateur d’exercer une influence sur un
promoteur situé à des centaines ou même à des
milliers de nucléotides de distance. Les facteurs
de transcription spécifiques (appelés activateurs)
se lient aux séquences d’ADN de l’amplificateur,
puis à un groupe de protéines médiatrices, qui à
leur tour s’unissent aux facteurs de transcription
généraux formant le complexe d’initiation de la
transcription. Ces interactions protéine-protéine
facilitent le positionnement du complexe sur le
promoteur et l’initiation de la synthèse de l’ARN.
Un seul amplificateur (avec trois éléments de
contrôle en orangé) est illustré ici, mais un gène
peut en avoir plusieurs qui agissent à des moments
différents et dans divers types de cellules.
Outre le fait qu’ils influent directement sur la transcription, certains activateurs et répresseurs agissent indirectement sur le plan de la structure de la chromatine. Des
études sur les levures et les Mammifères démontrent que
certains activateurs recrutent des protéines qui acétylent les
histones près des promoteurs de gènes spécifiques, ce qui
facilite la transcription (voir la figure 18.7). De la même
façon, d’autres répresseurs recrutent des protéines qui désacétylent les histones, ce qui se traduit par une diminution
de la transcription, phénomène appelé silençage. En effet, le
recrutement de protéines modificatrices de la chromatine
semble être le mécanisme de répression le plus courant chez
les Eucaryotes.
Le contrôle combinatoire de l’activation des gènes Chez
les Eucaryotes, la régulation de la transcription dépend en
grande partie de la liaison des activateurs aux éléments de
contrôle de l’ADN. Vu la complexité de la régulation du grand
nombre de gènes d’une cellule animale ou végétale, il est
surprenant de constater que les éléments de contrôle comprennent un si petit nombre de séquences nucléotidiques
entièrement différentes. Une douzaine de courtes séquences
réapparaissent à de nombreux endroits dans les éléments de
contrôle de différents gènes. En moyenne, chaque amplificateur est composé d’environ dix éléments de contrôle, chacun
pouvant se lier à seulement un ou deux facteurs de transcription spécifiques. C’est la combinaison particulière des éléments
de contrôle dans un amplificateur associés au gène plutôt que
la présence d’un seul élément de contrôle qui s’avère importante pour la régulation de sa transcription.
Même avec seulement une douzaine de séquences d’éléments de contrôle disponibles, il est possible d’obtenir un
grand nombre de combinaisons. Une combinaison particulière d’éléments de contrôle aura la capacité d’activer la
transcription seulement si les protéines des activateurs appropriées sont présentes, ce qui peut se produire à un moment
précis pendant le développement ou dans un type de cel lules
en particulier. La figure 18.11 illustre comment l’utilisation
ADN
Activateurs
Élément
de contrôle distal
Protéine
responsable
de la courbure
de l’ADN
Facteurs
de transcription généraux
Groupe
de protéines médiatrices
ARN
polymérase II
ARN
polymérase II
Complexe
d’initiation
de la transcription
Synthèse de l’ARN
Amplificateur
Promoteur
Gène
Boîte
TATA
1 Les activateurs
protéiques se lient aux
éléments de contrôle
éloignés groupés sous la
forme d’un amplificateur
dans l’ADN. Cet
amplificateur a trois sites
de liaison ; chacun est
qualifié d’élément de
contrôle distal.
2 Une protéine
responsable de la
courbure de l’ADN fait en
sorte que les activateurs
ainsi liés se trouvent au
voisinage du promoteur.
Les facteurs de
transcription généraux, les
protéines médiatrices et
l’ARN polymérase sont
situés non loin de là.
3 Les activateurs
se fixent à certaines
protéines médiatrices et
aux facteurs de
transcription ; ils les
aident à former un
complexe actif
d’initiation de la
transcription
qui se fixe sur le
promoteur.
Modification de la chromatine
Transcription
Maturation de l’ARN
Dégradation
de l’ARNm
Traduction
Maturation
et dégradation
des protéines
m Figure 18.10 Modèle d’action d’un
amplificateur et des activateurs de transcription. En courbant l’ADN, une protéine permet à
un amplificateur d’exercer une influence sur un
promoteur situé à des centaines ou même à des
milliers de nucléotides de distance. Les facteurs
de transcription spécifiques (appelés activateurs)
se lient aux séquences d’ADN de l’amplificateur,
puis à un groupe de protéines médiatrices, qui à
leur tour s’unissent aux facteurs de transcription
généraux formant le complexe d’initiation de la
transcription. Ces interactions protéine-protéine
facilitent le positionnement du complexe sur le
promoteur et l’initiation de la synthèse de l’ARN.
Un seul amplificateur (avec trois éléments de
contrôle en orangé) est illustré ici, mais un gène
peut en avoir plusieurs qui agissent à des moments
différents et dans divers types de cellules.