La transcription

La transcription recopie un gène en ARN messager. C'est une copie fidèle, mais dans un autre alphabet.

Le principe

Une enzyme, l'ARN polymérase, ouvre localement la double hélice et lit l'un des deux brins — le brin transcrit — en assemblant l'ARN complémentaire.

        brin non transcrit   A  T  G  C  C  T
                             |  |  |  |  |  |
   ADN                       |  |  |  |  |  |
        brin TRANSCRIT       T  A  C  G  G  A
                             |  |  |  |  |  |
                             v  v  v  v  v  v
        ARN messager         A  U  G  C  C  U

La règle de complémentarité

   ADN lu        ->    ARN fabriqué
   ------              ------------
     A           ->        U          (et non T : il n'y a pas de T dans l'ARN)
     T           ->        A
     C           ->        G
     G           ->        C

Une seule différence avec la réplication de l'ADN : le A du brin lu appelle un U, pas un T.

Une conséquence commode : l'ARN messager obtenu est identique au brin non transcrit, à ceci près que les T y sont remplacés par des U. C'est pourquoi le brin non transcrit est aussi appelé brin codant — il se lit directement comme la séquence du message.

Le déroulement

1. INITIATION   l'ARN polymérase reconnaît une séquence signal (le promoteur)
                en amont du gène, et ouvre la double hélice

2. ÉLONGATION   elle progresse le long du brin transcrit, ajoutant
                les nucléotides complémentaires un par un

3. TERMINAISON  arrivée à un signal d'arrêt, elle se détache
                et l'ARN messager est libéré

   ==========[promoteur]=====GÈNE=====[stop]==========   ADN
                     >>>>>>>>>>>>>>
                     ARN polymérase avance
                        ~~~~~~~~~~~~~   ARNm en formation

La maturation, chez les eucaryotes

Chez les organismes à noyau, le gène n'est pas d'un seul tenant : il alterne des séquences codantes, les exons, et des séquences non codantes, les introns.

ARN pré-messager :  [exon1]--intron--[exon2]--intron--[exon3]
                              |  épissage : les introns sont découpés
                              v
ARN messager mûr :  [exon1][exon2][exon3]

Ce découpage, l'épissage, réserve une surprise : selon les exons conservés, un même gène peut produire plusieurs protéines différentes. C'est l'épissage alternatif, et il explique en grande partie un résultat qui a stupéfié les biologistes en 2001 : l'être humain ne possède qu'environ 20 000 gènes — à peine plus qu'un ver microscopique — mais fabrique bien plus de 100 000 protéines différentes.

Réguler la transcription

Toutes les cellules ne transcrivent pas les mêmes gènes, ni au même moment. Des protéines régulatrices se fixent près du promoteur pour activer ou réprimer la transcription, en réponse à l'état de la cellule, à son type, ou à des signaux extérieurs comme les hormones.

C'est ce niveau de contrôle qui fait qu'une cellule de foie reste une cellule de foie, alors qu'elle contient aussi les gènes du cerveau et de la peau.

En résumé

• La transcription copie un brin d'ADN en ARN messager, grâce à l'ARN polymérase.
• Complémentarité : A→U, T→A, C→G, G→C.
• L'ARNm reproduit le brin non transcrit (dit codant), avec U à la place de T.
• Trois étapes : initiation (promoteur), élongation, terminaison.
• Chez les eucaryotes, l'épissage retire les introns et conserve les exons.
• L'épissage alternatif permet à un même gène de produire plusieurs protéines.