Acides nucléiques et expression génique

Les acides nucléiques, ADN et ARN, sont des polymères de nucléotides. Chaque nucléotide est constitué d’un sucre (désoxyribose pour l’ADN, ribose pour l’ARN), d’un groupement phosphate et d’une base azotée. L’ADN forme une double hélice antiparallèle où les bases s’apparient de manière complémentaire : adénine avec thymine (2 liaisons hydrogène) et guanine avec cytosine (3 liaisons hydrogène). L’ARN est généralement simple brin et contient de l’uracile à la place de la thymine. Cette complémentarité est la clé de la conservation et de la transmission de l’information génétique.

La réplication de l’ADN permet de copier l’intégralité du génome avant chaque division cellulaire. Elle est semi-conservative : chaque molécule fille conserve un brin parental et un brin néosynthétisé. L’hélicase ouvre la double hélice, la primase synthétise une amorce ARN, puis l’ADN polymérase III allonge le nouveau brin dans le sens 5’→3’. Le brin avancé (leading) est synthétisé en continu, tandis que le brin retardé (lagging) est formé de fragments d’Okazaki. L’ADN polymérase I remplace les amorces ARN par de l’ADN et la ligase scelle les coupures.

La transcription copie un gène en une molécule d’ARN messager (ARNm). L’ARN polymérase se fixe sur le promoteur, reconnaît le brin matrice (3’→5’) et synthétise un ARNm complémentaire dans le sens 5’→3’. Chez les eucaryotes, l’ARNm subit une maturation : ajout d’une coiffe en 5’, polyadénylation en 3’ et épissage pour éliminer les introns. L’ARNm mature ne contient que les exons codants et peut alors être exporté vers le cytoplasme pour la traduction.

La traduction convertit la séquence nucléotidique de l’ARNm en une chaîne d’acides aminés. Le ribosome se fixe sur l’ARNm et lit les codons (triplets de nucléotides). Chaque codon est reconnu par un ARN de transfert (ARNt) portant l’acide aminé correspondant. La synthèse commence au codon initiateur AUG et se termine à un codon stop (UAA, UAG, UGA). Les acides aminés sont liés par des liaisons peptidiques pour former la protéine. Le code génétique est universel et redondant.