L’EPISSAGE ALTERNATIF DE L’ARN

Comment un même gène peut être à l’origine de la synthèse de protéines différentes ?

Guy BoudencLycée Saint Joseph GAILLAC

La synthèse des protéines nécessite, dans un premier temps, le transfert vers le cytoplasme de

l’information génétique située sur la molécule

d’ADN. Cette dernière est localisée dans le noyau.

La transcriptionLa transcription

TAC

ADN : Brin transcrit

Sens de lecture

ACA AGG GAT TGT GGT TTT CTA AGT TCC

La transcription conduit à la synthèse d’un brin d’ARN pré-messager qui va être déplacé dans le cytoplasme

Brin d’ARN pré-messager

La traduction fait La traduction fait correspondre un acide correspondre un acide aminé à chaque codonaminé à chaque codon

TAC

ADN : Brin transcrit

Sens de lecture

ACA AGG GAT TGT GGT TTT CTA AGT TCC

La traduction conduit à la synthèse d’une protéine spécifique (séquence d’acides aminés) à partir d’un brin d’ARN contenu dans le cytoplasme.

Brin d’ARN pré-messager

Méthionine Cystéine

SérineLeucine

ThréonineProlin

e

LysineAcide aspartique

SérineArginine

Le génome humain compte entre 20 000 et 30 000 gènes.

Le protéome correspond à l’ensemble des protéines

codées par l’ensemble des gènes. Le protéome humain

est estimé entre100 000 et 1 000 000 de

protéines, selon les auteurs.

Depardieu/INSERM

Le modèle présenté précédemment ne permet pas d’expliquer la différence entre le nombre de gènes ( 25 000)

etle nombre de protéines

(entre 100 000 et 1 000 000).En effet ce modèle fait

correspondre un fragment d’ADN à un fragment d’ARN et

donc à une protéine.

Du fait de la complémentarité des bases, le brin d’ARN

localisé dans le cytoplasme devrait

s’hybrider en totalité avec le brin d’ADN qui a servi

de modèle.

Comment expliquer cette différence entre le

nombre de gènes et le nombre de protéines ?

L’ARN (en bleu) présent dans le cytoplasme ne s’hybride pas exactement avec le brin d’ADN

(en rouge) qui a servi de modèle à la transcription.

P. Chambon, Scientific American - mai 1981Hybridation ADN/ARN de l’ovalbumine de poule Interprétation

Les gènes ne correspondent pas à une

séquence continue de nucléotides.

L’information contenue sur certaines parties de l’ADN ne se retrouve pas

sur l’ARN.

Des parties de l’ARN pré-messager sont donc éliminées après la transcription.

Les introns sont les parties éliminées et les exons les parties

conservées au cours de ces modifications

post-transcriptionnelles.

Exon 1

Exon 2

Exon 3

Exon 4

Exon 5

Intron 1

Intron 3

Intron 2

Intron 4

L’ARN pré-messager subit donc des modifications post-transcriptionnelles et se transforme en ARN messager.

C’est l’épissage : élimination des introns et jonction des exons.

Mais ce n’est pas encore suffisant pour obtenir plusieurs protéines à partir d’un même gène.

Certaines cellules des follicules thyroïdiens sécrètent deux protéines : la calcitonine et la CGRP (Calcitonine Gene Regulated Peptide).Ces deux protéines sont déterminées par le même gène (Calc-1).

Dans les cellules des follicules thyroïdiens on isole l’ARN pré-messager ainsi que les ARN messagers à l’origine de la synthèse de la calcitonine et de la CGRP.

L’ARN pré-messager résultant de la transcription du gène Calc-1 est constitué de 6 exons et 5 introns

Exon 1 Exon 2 Exon 3 Exon 4 Exon 5 Exon 6I 1 I 5I 4I 3I 2

Il est formé de 5 700 nucléotides.

L’utilisation de sondes spécifiques de chaque intron et exon permet de connaître la constitution des ARN messagers de la calcitonine et de la CGRP.

Exon 1 Exon 2 Exon 3 Exon 4 Exon 5 Exon 6I 1 I 5I 4I 3I 2

Le tableau ci-dessous regroupe les résultats obtenus.

E1 E2 E3 E4 E5 E6 I1 I2 I3 I4 I5

ARN pm+ + + + + + + + + + +

ARNm Calcitonine

+ + + + - - - - - - -

ARNm CGRP

+ + + - + + - - - - -

+ Présence de la sonde- Absence de la sonde

L’ARNm de la calcitonine possède les exons 1, 2, 3 et 4.

L’ARNm de la CGRP possède les exons 1, 2, 3, 5 et 6.

E1 E2 E3 E4 E5 E6 I1 I2 I3 I4 I5

ARN pm+ + + + + + + + + + +

ARNm Calcitonine

+ + + + - - - - - - -

ARNm CGRP

+ + + - + + - - - - -

A partir du même ARN pré-messager il y a eu deux ARN messagers différents.

Il y a eu un épissage alternatif

Ces deux ARN messagers différents seront à l’origine de deux protéines différentes.

Un même gène peut être à l’origine de protéines différentes.

BILAN

ARN pré-messager

EPISSAGE ALTERNATIF

ARNm 1 ARNm 3ARNm 2

PROTEINE 1 PROTEINE 2 PROTEINE 3