La transcription est une étape cruciale du flux génétique, permettant la conversion de l’information contenue dans l’ADN en ARN messager (ARNm). Ce dernier servira de matrice pour la synthèse protéique lors de la traduction. Le processus de transcription est finement régulé et repose sur une machinerie enzymatique spécifique qui copie sélectivement une portion de l’ADN en ARN. Cet article présente les principales phases de la transcription, les enzymes impliquées, les mécanismes de régulation, ainsi que l’importance biologique de l’ARN messager.
1. Notions fondamentales de la transcription
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La transcription consiste en la synthèse d’une molécule d’ARN complémentaire à un brin d’ADN dit matrice.
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Seule une partie du génome est transcrite, correspondant à des gènes codants et non codants.
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L’ARNm produit porte le code nécessaire à la fabrication des protéines.
2. Initiation de la transcription
2.1 Reconnaissance du promoteur
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La transcription débute par la reconnaissance d’une séquence spécifique appelée promoteur, située en amont du gène.
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Chez les eucaryotes, les promoteurs contiennent des éléments comme la boîte TATA.
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Des facteurs généraux de transcription (TFII) se fixent au promoteur, recrutant l’ARN polymérase II.
2.2 Formation du complexe d’initiation
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Assemblage d’un complexe pré-initiation comprenant l’ARN polymérase II et les facteurs de transcription.
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Ouverture locale de la double hélice pour exposer le brin matrice.
2.3 Synthèse de la première liaison phosphodiester
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L’ARN polymérase commence à synthétiser un court fragment d’ARN en ajoutant des ribonucléotides complémentaires.
3. Élongation de la chaîne d’ARN
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L’ARN polymérase progresse le long du brin matrice dans le sens 3’→5’, synthétisant l’ARN dans le sens 5’→3’.
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Les ribonucléotides sont incorporés selon les règles d’appariement (A-U, C-G).
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Le complexe transcriptionnel déplace la bulle d’ARN/DNA, déroulant l’ADN devant lui et reformant la double hélice derrière.
4. Terminaison de la transcription
4.1 Signal de terminaison
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La synthèse s’arrête à une séquence spécifique.
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Chez les eucaryotes, la terminaison est souvent liée au clivage du pré-ARNm et à la polyadénylation.
4.2 Libération de l’ARN
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L’ARN polymérase se dissocie de l’ADN et libère l’ARN nouvellement synthétisé.
5. Modifications post-transcriptionnelles de l’ARNm
5.1 Ajout de la coiffe en 5’
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Protection de l’ARN contre la dégradation et aide à la traduction.
5.2 Épissage
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Élimination des introns non codants.
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Assemblage des exons codants pour former un ARNm mature.
5.3 Ajout de la queue poly-A en 3’
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Stabilisation de l’ARNm et régulation de son export cytoplasmique.
6. Régulation de la transcription
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Facteurs de transcription spécifiques contrôlent l’expression génique selon les besoins cellulaires.
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Modifications épigénétiques (méthylation de l’ADN, modification des histones) influencent l’accessibilité du promoteur.
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Signaux extracellulaires peuvent moduler l’activité transcriptionnelle.
7. Importance biologique de la transcription
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Permet l’expression des gènes et la synthèse des protéines.
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Adaptation aux stimuli environnementaux.
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Régulation du développement et différenciation cellulaire.
Conclusion
La transcription est un processus complexe et finement régulé qui assure la conversion fidèle de l’information génétique en ARN messager. Comprendre ce mécanisme est essentiel pour appréhender la biologie cellulaire, la génétique et les bases moléculaires de nombreuses pathologies.