Expression génétique

Auteur: Leandro Alegsa Date de création: 9 mai 2021

L'expression génétique est le processus par lequel l'information héréditaire d'un gène, la séquence de paires de bases d'ADN, est transformée en un produit génique fonctionnel, tel qu'une protéine ou de l'ARN. L'idée de base est que l'ADN est transcrit en ARN, qui est ensuite traduit en protéines. Les protéines fabriquent un grand nombre de structures et toutes les enzymes d'une cellule ou d'un organisme.

Plusieurs étapes du processus d'expression des gènes peuvent être modulées (réglées). Cela inclut à la fois la transcription et les traductions de , et l'état final plié d'une protéine. La régulation des gènes active et désactive les gènes, et contrôle ainsi la différenciation des cellules et la morphogenèse. La régulation des gènes peut également servir de base aux changements évolutifs : le contrôle du moment, du lieu et de la quantité d'expression des gènes peut avoir un effet profond sur le développement de l'organisme.

L'expression d'un gène peut varier considérablement dans les différents tissus. C'est ce qu'on appelle le pléiotropisme, un phénomène très répandu en génétique.

Diagramme montrant à quels stades de la voie d'expression de l'ADN-ARNm-protéine peut être contrôlée

Épigénétique

En biologie, l'épigénétique est l'étude des modifications héréditaires du phénotype (apparence) ou de l'expression des gènes causées par des mécanismes autres que les modifications de la séquence d'ADN sous-jacente.

Ces changements peuvent subsister par le biais de divisions cellulaires pour le reste de la vie de l'individu et peuvent également durer plusieurs générations. Cependant, la séquence d'ADN sous-jacente de l'organisme ne subit aucun changement. Au contraire, des facteurs non génétiques font que les gènes de l'organisme se comportent (s'expriment) différemment.

Le meilleur exemple de changements épigénétiques dans la biologie des eucaryotes est le processus de différenciation cellulaire. Au cours de la morphogenèse, les cellules souches totipotentes deviennent les différentes lignées cellulaires de l'embryon, qui à leur tour deviennent des cellules entièrement différenciées. En d'autres termes, un seul ovule fécondé - le zygote - se divise et se développe. Les cellules filles se transforment en les nombreux types de cellules de l'embryon mature. Il s'agit notamment des neurones, des cellules musculaires, de l'épithélium, des vaisseaux sanguins, etc. Cela se produit en activant certains gènes tout en en inhibant d'autres.

Les changements épigénétiques sont à long terme et survivent généralement au processus de division cellulaire (mitose). Les changements se produisent dans la chromatine, qui est une combinaison de l'ADN et des protéines histones qui l'entourent dans le chromosome. Les détails de ce processus sont encore en cours d'élaboration, mais il est presque certain que l'enveloppe de l'ADN et de l'histone est un élément clé.

Régulation des gènes

Réglementation à la hausse et à la baisse

La régulation positive augmente l'expression d'un ou de plusieurs gènes et, par conséquent, la ou les protéines codées par ces gènes. La régulation à la baisse est un processus qui entraîne une diminution de l'expression des gènes et des protéines.

Induction vs répression

La régulation des gènes peut se résumer ainsi :

Systèmes inductibles : un système inductible est inactif à moins qu'il n'y ait la présence d'une molécule (appelée inducteur) qui permet l'expression d'un gène.
Systèmes répressibles : un système répressible est en marche sauf en présence d'une molécule (appelée corépresseur) qui supprime l'activité des gènes. On dit que la molécule réprime l'expression.

ARN réglementaires

Il existe un certain nombre d'ARN qui régulent les gènes, c'est-à-dire qu'ils régulent la vitesse à laquelle les gènes sont transcrits ou traduits. Voici deux exemples importants

miRNA

Les micro-ARN (miARN) agissent en rejoignant une enzyme et en bloquant l'ARNm (ARN messager), ou en accélérant sa dégradation. C'est ce qu'on appelle l'interférence ARN.

siRNA

Les petits ARN interférents (parfois appelés ARN silencieux) interfèrent avec l'expression d'un gène spécifique. Il s'agit de molécules double brin assez petites (20/25 nucléotides). Leur découverte a provoqué un essor de la recherche biomédicale et du développement de médicaments.

La structure d'un gène codant pour une protéine eucaryote.

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Questions et réponses

Q : Qu'est-ce que l'expression génétique ?

R : L'expression génétique est le processus par lequel l'information héréditaire contenue dans un gène est transformée en un produit fonctionnel, tel qu'une protéine ou un ARN.

Q : Comment l'expression des gènes est-elle obtenue ?

R : L'expression des gènes est obtenue par un processus au cours duquel l'ADN est transcrit en ARN, qui est ensuite traduit en protéines.

Q : Quel est le rôle des protéines dans une cellule ou un organisme ?

R : Les protéines sont à l'origine de nombreuses structures et de toutes les enzymes d'une cellule ou d'un organisme.

Q : Qu'est-ce que la régulation des gènes ?

R : La régulation des gènes est le processus par lequel les gènes sont activés et désactivés, ce qui permet de contrôler la différenciation et la morphogenèse des cellules.

Q : Comment la régulation des gènes peut-elle servir de base aux changements évolutifs ?

R : La régulation des gènes peut servir de base aux changements évolutifs en contrôlant le moment, le lieu et la quantité d'expression des gènes, ce qui a un effet profond sur le développement d'un organisme.

Q : Qu'est-ce que le pléiotropisme ?

R : Le pléiotropisme est un phénomène génétique dans lequel l'expression d'un gène peut varier considérablement dans différents tissus.

Q : Quelles sont les étapes de l'expression des gènes qui peuvent être modulées ?

R : Les étapes de la transcription et de la traduction, ainsi que l'état final de pliage d'une protéine, peuvent être modulées au cours de l'expression génétique.