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Aperçu de la transcription

Lors de la transcription, la séquence ADN d'un gène est transcrite (copiée) en une molécule d'ARN.

Les points clés :

  • La transcription est la première étape de l'expression des gènes. Elle consiste à copier la séquence ADN d'un gène pour fabriquer une molécule d'ARN.
  • La transcription est opérée par des enzymes appelées des ARN polymérases, qui lient les nucléotides pour former un brin d'ARN (à l'aide d'un brin d'ADN matrice).
  • La transcription présente trois étapes : l'initiation, l'élongation et la terminaison.
  • Chez les organismes eucaryotes, les molécules d'ARN doivent être maturées après leur transcription : elles sont épissées et leurs extrémités présentent respectivement une coiffe 5' et une queue poly-A.
  • La transcription est contrôlée séparément pour chaque gène du génome.

Introduction

Avez-vous déjà dû transcrire quelque chose ? Peut-être que quelqu'un a laissé un message sur votre boîte vocale, et que vous avez dû l'écrire sur papier. Ou peut-être que vous avez pris des notes en classe, puis les avez recopiées avec soin pour vous aider à réviser.
Comme le montrent ces exemples, la transcription est un processus où l'information est réécrite. La transcription est quelque chose que l'on réalise au quotidien, et c'est aussi quelque chose que nos cellules doivent faire, de manière plus spécialisée et plus précise. En biologie, la transcription renvoie au processus de copie de la séquence ADN d'un gène dans l'alphabet similaire de l'ARN.

Aperçu de la transcription

La transcription est la première étape de l'expression génique, au cours de laquelle des informations issues d'un gène servent à élaborer un produit fonctionnel, comme une protéine. L'objectif de la transcription est d'effectuer une copie ARN de la séquence ADN d'un gène. Pour un gène qui encode des protéines, la copie ARN ou transcrit contient l'information nécessaire à la construction d'un polypeptide (protéine ou sous-unité protéique). Les transcrits eucaryotes doivent subir des étapes de maturation avant d'être traduits en protéines.

L'ARN polymérase

L'enzyme principale impliquée dans la transcription est l'ARN polymérase, qui utilise une matrice d'ADN simple brin pour synthétiser un brin complémentaire d'ARN. Plus précisément, l'ARN polymérase construit un brin d'ARN dans la direction de 5' vers 3', en ajoutant chaque nouveau nucléotide au niveau de l'extrémité 3' du brin.

Les étapes de la transcription

La transcription d'un gène se fait en trois étapes : l'initiation, l'élongation et la terminaison. Ici, on va rapidement étudier comment ces étapes se déroulent chez les bactéries. Vous pouvez en apprendre plus sur chaque étape (et découvrir en quoi la transcription eucaryote est différente) dans l'article sur les étapes de la transcription.
  1. L'initiation. L'ARN polymérase se lie à une séquence d'ADN située au début d'un gène et nommée promoteur. Chaque gène (ou groupe de gènes co-transcrits dans la bactérie) possède son propre promoteur. Une fois liée, l'ARN polymérase sépare les brins d'ADN, ce qui rend accessible la matrice simple brin nécessaire à la transcription.
  2. L'élongation. Un brin d'ADN, le brin matrice, sert de modèle à l'ARN polymérase. En "lisant" cette matrice une base à la fois, la polymérase construit une molécule d'ARN à partir de nucléotides complémentaires, formant une chaîne qui s'étend de 5' vers 3'. L'ARN transcrit porte les mêmes informations que le brin d'ADN non-matrice (codant), mais il contient la base uracile (U) à la place de la thymine (T).
  3. La terminaison. Les séquences appelées des terminateurs signalent que la transcription de l'ARN est terminée. Une fois qu'elles sont transcrites, elles provoquent la libération du transcrit par l'ARN polymérase. Un exemple de mécanisme de terminaison impliquant la formation d'une épingle à cheveux dans l'ARN est présenté ci-dessous.

La modification des ARN eucaryotes

Chez les bactéries, les transcrits peuvent servir immédiatement d'ARN messagers (ARNm). Chez les organismes eucaryotes, le transcrit d'un gène qui encode des protéines se nomme un pré-ARNm. Il doit être maturé avant de pouvoir être traduit.
  • Les pré-ARN eucaryotes présentent des extrémités modifiées par l'ajout d'une coiffe 5' (au début) et d'une queue poly-A en 3' (à la fin).
  • Beaucoup de pré-ARNm eucaryotes subissent un épissage. Au cours de ce processus, des portions de l'ARNm (appelées introns) sont éliminées, et les parties restantes (appelées exons) sont assemblées.
Les modifications finales augmentent la stabilité de l'ARNm, tandis que l'épissage confère à l'ARNm sa séquence adéquate. (Si les introns ne sont pas supprimés, ils seront traduits avec les exons, produisant un polypeptide "charabia".)
Pour en savoir plus sur les modifications apportées aux pré-ARNm chez les organismes eucaryotes, consultez l'article sur la maturation des pré-ARNm.

La transcription des gènes s'opère individuellement

Tous les gènes ne sont pas transcrits en même temps. En fait, la transcription est contrôlée individuellement pour chaque gène (ou, chez les bactéries, pour les petits groupes de gènes qui sont transcrits ensemble). Les cellules régulent soigneusement la transcription et ne transcrivent que les gènes dont les produits sont nécessaires à un moment donné.
Par exemple, le schéma ci-dessous montre un "aperçu" des ARN d'une cellule imaginaire à un moment donné. Dans cette cellule, les gènes 1, 2 et 3 sont transcrits, tandis que le gène 4 ne l'est pas. En outre, les gènes 1, 2 et 3 sont transcrits à des niveaux distincts, ce qui signifie qu'on fabrique un nombre différent de molécules d'ARN pour chaque gène.
Dans les articles suivants, on étudiera plus en détail l’ARN polymérase, les étapes de la transcription et le processus de maturation des ARN eucaryotes. On examinera également quelques différences importantes entre la transcription bactérienne et eucaryote.

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