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La cellule

 

Organisation de la cellule

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Notion de gène

Du gène à la protéine

Un peu de génétique

Propriétés des gènes

Fréquence

Régulation

Les remaniements

Les mutations

Leur régulation

La cellule pour contrôler la synthèse d'une protéine peut intervenir au niveau de la transcription, la maturation, le transport et la traduction de l'ARN.

Les gènes inactifs dans une cellule sont généralement méthylés, c'est à dire qu'à leurs bases azotées sont rattachés des groupements méthyle (CH3). Cette méthylation pourrait donc intervenir dans l'inactivation du gène et sa régulation à long terme. Elle peut n'avoir aussi qu'un rôle protecteur. Les gènes présents dans l'hétérochromatine sont, aussi, inactifs.

Chez les procaryotes, les sites promoteurs de certains gènes (ou unités de transcriptions) possèdent en leur sein ou à leur coté une séquence d'ADN sensible à une protéine régulatrice. Cette séquence est appelée Opérateur. La protéine régulatrice a toujours un effet inhibiteur sur la transcription (on parle alors de répresseur). En se fixant sur l'opérateur, le represseur va en effet empécher la liaison de l'ARN polymérase et bloquer la transcription. Le gène codant pour ce represseur est appelé gène régulateur. Selon les voies métaboliques activées par la transcription, le represseur sera activé ou inhibé par une molécule liée à ces voies :

  • Cas de l'opéron tryptophane : La synthèse de tryptophane dépend de plusieurs enzymes dont la production est liée à une seule unité de transcription. Le represseur qui intervient dans cette voie métabolique est activé par le tryptophane (qui joue le rôle de corepresseur). Ainsi en présence d'une forte quantité de tryptophane dans la cellule, il y a blocage de la synthèse des enzymes responsables de la production du tryptophane.
  • Cas de l'opéron Lactose : La dégradation du lactose présent dans le milieu dépend de plusieurs enzymes dont la production est liée à une seule unité de transcription. Le represseur qui intervient est inhibé par un dérivé du lactose (qui joue le rôle d'inducteur). Ainsi, c'est uniquement en présence d'une grande quantité de lactose dans le milieu qu'il y a production des enzymes permettant sa dégradation.

Il existe aussi un autre type de régulation chez les procaryotes qui fait intervenir une protéine CAP (protéine activatrice du catabolisme). Cette protéine, en se fixant au site promoteur d'une unité de transcription, active la liaison avec l'ARN polymérase. Cette CAP n'est efficace que si le taux de glucose est faible. En effet la CAP doit se lier à l'AMPc pour être active, or le taux d'AMPc n'est fort qu'en cas de faible présence du glucose.

Chez les eucaryotes, chaque gène possède, assez loin de son site promoteur, une ou plusieurs séquences de nucléotides qui vont intervenir dans l'amplification ou l'inhibition de la transcription. Il se peut que de telles séquences soient partagées entre plusieurs gènes intervenant dans la même voie métabolique. La fixation de facteurs d'amplification sur ces sites permettraient de former une boucle d'ADN qui réunirait le site promoteur au site d'amplification. Il existe un grand nombre de facteurs de transcription et d'amplification. On peut les regrouper en trois grands types selon leur domaine de fixation à l'ADN :

  • Domaine en hélice
  • Domaine en doigt de zinc
  • Domaine à glissière de leucine

La dégradation plus ou moins rapide des ARNm dans le cytoplasme est également un moyen pour la cellule de contrôler ses productions. Les ARNm peuvent soit être réutilisés plusieurs fois, soit être stocké en vue d'une production ultérieure (cas de l'ovogenèse)

Il ne faut pas oublier l'action des hormones stéroïdes. Celles-ci se fixent en effet à une protéine libre dans le noyau. Le complexe formé peut alors s'attacher à l'ADN au niveau du site d'amplification (ou de transcription) de certains gènes.

Toujours en ce qui concerne la régulation de l'activité des voies métaboliques, mais plus dans le domaine génétique, il faut noter l'importance des feed-back. Le produit final d'une réaction, ou certains produits intermédiaires, va agir en inhibant une enzyme intervenant en amont dans la réaction (le plus souvent la première enzyme). 

Pour en Savoir plus

Physiologie Cellulaire : Tout sur la cellule ! Nombreux documents y compris en 3D (modem rapide requis).

Biologie Moléculaire : De l'ADN aux protéines.

Genethon : L'histoire de la biologie moléculaire

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