V VIDYALAYA · Soutien scolaire

SVT1reTransmission, variation et expression du patrimoine genetiqueFiche de cours

Expression des gènes : transcription et traduction

Du gène à la protéine — comment l'information génétique contenue dans l'ADN devient une molécule fonctionnelle.

1 L'idée

Un gène est une séquence de nucléotides de l'ADN qui code pour une protéine. L'expression d'un gène comprend deux étapes successives :

Transcription : l'ADN sert de matrice pour synthétiser un ARN messager (ARNm).
Traduction : l'ARNm est lu par les ribosomes pour assembler une chaîne d'acides aminés (polypeptide).

Ce dogme central de la biologie moléculaire définit le sens de circulation de l'information : ADN → ARNm → protéine. Chez les eucaryotes, la transcription a lieu dans le noyau et la traduction dans le cytoplasme.

2 La transcription

L'ARN polymérase se fixe sur le gène et lit le brin matrice (brin antisens) dans le sens 3'→5'. Elle synthétise un ARNm dans le sens 5'→3' en appliquant les règles de complémentarité :

A (ADN) → U (ARN)
T (ADN) → A (ARN)
G (ADN) → C (ARN)
C (ADN) → G (ARN)

Le brin codant (brin sens) a la même séquence que l'ARNm, les T étant remplacés par des U. Chez les eucaryotes, l'ARNm subit ensuite une maturation : les introns sont éliminés et les exons assemblés avant que l'ARNm quitte le noyau.

3 Exemples pas-à-pas

Transcription — du brin codant à l'ARNm

Brin codant (5'→3') : 5'-ATG-CCC-AAG-TAT-TAA-3'

Règle : recopier le brin codant en remplaçant chaque T par un U.

ARNm (5'→3') : 5'-AUG-CCC-AAG-UAU-UAA-3'

Traduction — de l'ARNm au polypeptide

Codons : AUG | CCC | AAG | UAU | UAA

AUG → Méthionine (Met) — codon initiateur

CCC → Proline (Pro)

AAG → Lysine (Lys)

UAU → Tyrosine (Tyr)

UAA → STOP (fin de traduction, aucun acide aminé)

Polypeptide : Met – Pro – Lys – Tyr

4 La traduction

Les ribosomes lisent l'ARNm dans le sens 5'→3', codon par codon (triplet de nucléotides). Les ARN de transfert (ARNt) apportent chacun un acide aminé spécifique grâce à leur anticodon, complémentaire du codon correspondant de l'ARNm.

Le code génétique associe chacun des 64 codons possibles à un acide aminé ou à un signal d'arrêt :

Il est universel (commun à quasi tous les êtres vivants) et dégénéré (plusieurs codons peuvent coder le même acide aminé).
Le codon AUG est le codon initiateur (Méthionine).
Trois codons stop — UAA, UAG, UGA — signalent la fin de la synthèse.

La chaîne polypeptidique se replie en une protéine dont la structure détermine la fonction, et donc le phénotype.

Méthode — De l'ADN à la protéine

Identifier si la séquence donnée est le brin codant ou le brin matrice.
Si brin codant (5'→3') : recopier en remplaçant chaque T par un U → ARNm.
Si brin matrice (3'→5') : écrire le brin complémentaire antiparallèle (A↔U, T↔A, G↔C, C↔G) dans le sens 5'→3' → ARNm.
Délimiter les codons en triplets à partir du codon AUG.
Utiliser la table du code génétique pour traduire chaque codon en acide aminé.
Arrêter au premier codon stop (UAA, UAG ou UGA) — il ne code pour aucun acide aminé.
Conclure sur la séquence du polypeptide et, si demandé, relier la modification protéique au phénotype.

Erreurs fréquentes

Confondre brin codant et brin matrice : c'est le brin matrice que l'ARN polymérase lit, pas le brin codant.
Oublier de remplacer T par U : l'ARN ne contient pas de thymine.
Commencer la traduction avant AUG, ou ne pas s'arrêter au codon stop.
Inclure le codon stop dans la séquence protéique — il n'est traduit en aucun acide aminé.
Appliquer le code génétique à l'ADN : les codons sont ceux de l'ARNm.