Exercice L’EPISSAGE ALTERNATIF DE L’ARN

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1 Exercice L’EPISSAGE ALTERNATIF DE L’ARN
Comment un même gène peut être à l’origine de la synthèse de protéines différentes ? D'après Guy Boudenc Lycée Saint Joseph GAILLAC

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3 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.

4 La transcription Sens de lecture ADN : Brin transcrit AUG TAC ACA AGG GAT TGT GGT TTT CTA AGT TCC CCA UGU Brin d’ARN pré-messager UCC AAA CUA La transcription conduit à la synthèse d’un brin d’ARN pré-messager qui va être déplacé dans le cytoplasme GAU UCA GAU ACA AGG

5 l'ARN messager est ensuite TRADUIT, dans le cytoplasme par l'action des ribosomes

6 Le code génétique

7 La traduction fait correspondre un acide aminé à chaque codon
Sens de lecture ADN : Brin transcrit TAC ACA AGG GAT TGT GGT TTT CTA AGT TCC AUG UGU UCC CUA ACA CCA AAA GAU UCA AGG Brin d’ARN pré-messager Méthionine Sérine Thréonine Lysine Sérine Cystéine Leucine Proline Acide aspartique Arginine 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.

8 Depardieu/INSERM Le génome humain compte entre et gènes. Le protéome correspond à l’ensemble des protéines codées par l’ensemble des gènes. Le protéome humain est estimé entre et de protéines, selon les auteurs.

9 Le modèle présenté précédemment ne permet pas d’expliquer la différence entre le nombre de gènes ( ) et le nombre de protéines (entre et ). En effet ce modèle fait correspondre un fragment d’ADN à un fragment d’ARN et donc à une protéine.

10 Comment expliquer cette différence entre le nombre de gènes et le nombre de protéines ?
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.

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

12 Les gènes ne correspondent pas à une séquence continue de nucléotides
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.

13 Des parties de l’ARN pré-messager sont donc éliminées après la transcription.
Exon 1 Exon 2 Exon 3 Exon 4 Exon 5 Intron 1 Intron 2 Intron 3 Intron 4 - Les introns sont les parties éliminées - Les exons les parties conservées au cours de ces modificationpost-transcriptionnelles.

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15 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.

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

17 Etudions un exemple concret
Les hormones thyroïdiennes

18 Ces deux protéines sont déterminées par le même gène (Calc-1).
Certaines cellules des follicules thyroïdiens sécrètent deux protéines : - La calcitonine - La CGRP (Calcitonine Gene Regulated Peptide). Ces deux protéines sont déterminées par le même gène (Calc-1). Comment expliquer la mise en place de 2 protéines différentes à partir d'un seul gène ?

19 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.

20 Il est formé de 5 700 nucléotides.
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 6 I 1 I 5 I 4 I 3 I 2 Il est formé de nucléotides.

21 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 6 I 1 I 5 I 4 I 3 I 2

22 Le tableau ci-dessous regroupe les résultats obtenus.
ARN pm + ARNm Calcitonine - ARNm CGRP + Présence de la sonde - Absence de la sonde

23 E1 E2 E3 E4 E5 E6 I1 I2 I3 I4 I5 ARN pm + ARNm Calcitonine - ARNm CGRP 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.

24 Il y a eu un épissage alternatif
A partir du même ARN pré-messager il y a eu deux ARN messagers différents. ARN pré-messager ARN messager Calcitonine ARN messager CGRP Il y a eu un épissage alternatif

25 Un même gène peut être à l’origine de protéines différentes.
Ces deux ARN messagers différents seront à l’origine de deux protéines différentes. Un même gène peut être à l’origine de protéines différentes.

26 BILAN EPISSAGE ALTERNATIF GENE TRANSCRIPTION ARN pré-messager ARNm 1
TRADUCTION PROTEINE 1 PROTEINE 2 PROTEINE 3