Zoom sur... qu'est-ce que ça code un gène ?
De l'ADN à la synthèse des protéines

La principale fonction d'une cellule est de fabriquer des protéines à partir des "recettes" contenues dans les gènes. Ces protéines à leur tour serviront à la construction et au bon fonctionnement de l'organisme vivant.

Il peut s'agir d'une protéine servant à fabriquer des tissus, d'une enzyme (qui assurera par exemple la digestion des aliments), d'un pigment qui "donnera" la couleur d'un poil......

Du gène à la protéine, il y a deux étapes principales :

• la transcription de l'ADN en ARN messager à l'intérieur du noyau cellulaire.
• la traduction de cet ARN en protéine dans le cytoplasme (le reste de la cellule).

Deux brins d'ADN sont "faciles à ouvrir", un peu comme une fermeture éclair.

Quand une cellule s'apprête à fabriquer une protéine, l'ADN commence par se dézipper.

Il est retranscrit en ARN messager (ARNm), une sorte de "photocopie" du gène, par des "usines" (l'ARN polymérase) en suivant les règles de complémentarité des nucléotides.

L'ARN messager est une "photocopie" du gène

D'après une illustration tirée de Modern Genetics Online / © W. H. Freeman & co

Si on reprend notre gène TAC CCT ACA TTC GCT ATT, il sera retranscrit en ARNm ainsi :

AUG GGA UGU AAG CGA UAA.

Pour voir tout ce cycle en image...

(Vous avez le choix entre afficher ou masquer les légendes)

L'ARNm une fois fabriqué, en bon messager, il quitte le noyau cellulaire pour se rendre dans le cytoplasme (le reste de la cellule, où se situent les "usines à protéines").

En effet, l'ADN est trop précieux pour quitter le noyau : c'est la "base de donnée" de la cellule. C'est donc la raison pour laquelle il est "photocopié" par l'ARNm au préalable, qui part porter ses ordres fidèlement retranscrits au reste de la celule.

Une fois dans le cytoplasme, les informations de l'ARNm vont être interprétée par une "grosse usine", le ribosome, pour assembler une protéine.

Le ribosome décode la "recette" de l'ARNm et assemble les ingrédients qui y sont indiqués, en envoyant ses ouvriers, les ARN de transfert (ARNt), les lui apporter. Ces "ingrédients", ce sont les acides aminés.

Le ribosome commence la traduction de l'ARNm et la synthèse de la protéine correspondante...

D'après une illustration tirée de Modern Genetics Online / © W. H. Freeman & co

Les nucléotides (G, C, A, T/U) fonctionnent en fait par triplet, qu'on appelle des codons. Par exemple, un codon AUG dit "j'appelle un acide aminé de méthionine pour commencer une protéine !". Le codon UAA dit : "je suis la fin d'une unité de code, la protéine est prête : fin de transmission".

En effet, à chaque codon correspond un acide aminé (l'unité de base d'une protéine). Ainsi, notre ARNm codé AUG GGA UGU AAG CGA UAA donnera l'assemblage suivant : méthionine-glycine-cystéine-lysine-arginine.

Le ribosome continue à assembler les acides aminés que lui indiquent les codons, jusqu'à ce qu'il rencontre un codon stop : il libère alors la protéine assemblée !

... lorsqu'il rencontre un codon stop, le ribosome libère la protéine : la synthèse est terminée !

D'après une illustration tirée de Modern Genetics Online / © W. H. Freeman & co

Tous ces acides aminés viennent à l'origine de la nourriture : c'est pour cela qu'il est essentiel de bien s'alimenter, car les acides aminés, qui permettent de produire les protéines, sont la base de la bonne marche de toute la vie !

Le nombre d'acides aminés n'est pas infini : il en existe une vingtaine. Autre système particulièrement astucieux, plusieurs codons différents peuvent en fait appeler un même acide aminé. Par exemple, GGC ou GGA appellent tous les deux un acide aminé de glycine : encore un moyen très malin de limiter la casse s'il y a eu une erreur d'encodage.

Une animation sur la synthèse des protéines, avec des explications permettant de faire mieux connaissance avec les acteurs du processus :

Et voici un zoom plus détaillé sur la transcription de l'ARNm en protéine :