Introduction
Ton organisme fonctionne grâce à des milliards de protéines qui assurent des rôles variés : enzymes digestives, hormones, protéines de structure, anticorps… Toutes ces protéines sont codées par des gènes inscrits dans l’ADN. Mais l’ADN reste protégé dans le noyau, alors que les protéines sont fabriquées dans le cytoplasme, au niveau des ribosomes. Il faut donc un intermédiaire : c’est le rôle de la transcription, qui copie l’information génétique de l’ADN en ARN messager (ARNm). Cette étape est essentielle pour relier le génome à la production de protéines et pour contrôler quels gènes s’expriment.
La transcription : de l’information génétique à l’ARN messager
L’information génétique correspond à une séquence de nucléotides le long d’un gène. Lors de la transcription, l’ARN polymérase ouvre localement l’ADN et copie un des deux brins (le brin matrice) en une séquence complémentaire d’ARN. La molécule produite est un pré-ARNm, qui, chez les eucaryotes, subit ensuite des transformations avant de devenir un ARNm fonctionnel. Le détail de ces mécanismes n’est pas attendu en Première, mais il faut savoir qu’un même gène peut produire plusieurs ARNm différents grâce à l’épissage alternatif, ce qui augmente considérablement la diversité des protéines possibles à partir d’un seul gène.
À retenir
La transcription copie un gène de l’ADN en ARN messager. Un même gène peut donner plusieurs ARNm grâce à l’épissage alternatif.
L’ARN messager : un intermédiaire au cœur de l’expression génétique
L’ARN messager transporte le message génétique vers les ribosomes, où il est lu grâce au code génétique. Ce code établit la correspondance entre une séquence de trois nucléotides (un codon) et un acide aminé. Chaque codon correspond à un seul acide aminé donné, ou à un signal stop qui marque la fin de la traduction. Le code génétique présente trois caractéristiques majeures : il est universel (partagé par presque tous les organismes, avec de rares exceptions), redondant (plusieurs codons différents codent pour un même acide aminé) et non chevauchant (chaque nucléotide appartient à un seul codon).
Il existe aussi d’autres ARN (comme les ARN de transfert et les ARN ribosomiques) qui participent à la traduction, mais seul l’ARN messager contient directement l’information issue de l’ADN.
À retenir
Le code génétique traduit la séquence en nucléotides de l’ARNm en acides aminés, ou en signal stop. Il est universel, redondant et non chevauchant.
Phénotypes et régulation de l’expression des gènes
La transcription est une étape clé pour réguler l’expression des gènes, et donc la production de protéines et d’ARN. Cette régulation détermine les phénotypes observés :
Phénotype moléculaire : ensemble des produits issus de l’expression des gènes, incluant les protéines mais aussi les ARN non traduits (comme certains ARN de régulation).
Phénotype cellulaire : caractéristiques propres à chaque type cellulaire, déterminées par les protéines et ARN qu’il exprime. C’est ce qui distingue une cellule musculaire d’une cellule nerveuse.
Phénotype de l’organisme : traits observables à l’échelle de l’individu (couleur des yeux, groupe sanguin, aptitude musculaire…), résultant de l’ensemble des phénotypes moléculaires et cellulaires.
Il faut également rappeler que la relation génotype → phénotype dépend aussi de l’environnement. Par exemple, un gène impliqué dans la croissance peut s’exprimer différemment selon l’alimentation, ou un gène de la pigmentation cutanée peut être influencé par l’exposition au soleil.
À retenir
Les différences d’expression des gènes expliquent les phénotypes moléculaires (protéines et ARN), cellulaires et de l’organisme. L’environnement interagit avec le génotype pour influencer le phénotype.
Conclusion
La transcription est la première étape de l’expression génétique. Elle copie l’information d’un gène en ARNm, qui transporte la séquence de nucléotides vers le cytoplasme pour être traduite en acides aminés selon le code génétique. L’existence d’un pré-ARNm modifiable, notamment par épissage alternatif, permet de multiplier les protéines produites. La transcription est aussi un point central de régulation de l’expression des gènes : elle explique la diversité des phénotypes, depuis les ARN et les protéines jusqu’aux caractéristiques visibles des organismes, tout en intégrant l’influence de l’environnement.