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L’anatomie et les fonctions des cellules La synthèse des protéines (II) Au cours de l'expression des gènes, la transcription de l'ADN a également l'immense tâche de coder pour les ARN messagers (ARNm), c’est-à-dire de synthétiser les protéines. Noter que pour une cellule nerveuse on ne parle pas de messager mais de neurotransmetteur, telle la dopamine qui est une molécule spécifique aux neurones. Comme l'explque le schéma présenté ci-dessous à droite, lorsque la copie est effectuée, l’ARNm va transporter son information dans le cytoplasme où elle sera lue par l’ARNr. Malgré trois décades d’investigations, il n’y a que des hypothèses sur le fonctionnement des ribosomes, eux-mêmes assemblés à partir d’ARN spécifiques et de protéines. Leur fonction est de construire des protéines à partir des acides aminés. Mais ces derniers sont incapables de lire le message de l’ARNm. Ils doivent faire appel aux ARNt qui capturent les acides aminés par attraction chimique.
Lorsqu’un message se présente dans (ou peut-être sur) la petite usine chimique du ribosome, les deux sous-unités ribosomiales se rapprochent et le message en question est dirigé vers la chaîne de montage. A l’extrémité de l’ARN de transfert se trouve des anticodons (combinaisons de 3 bases), complémentaires des codons du message. L’acide aminé les reconnaît, se détache de l’ARN de transfert et s’accroche à la chaîne polypeptidique en construction (cf schéma). La protéine, copie fidèle de la séquence de l’ADN se construit codon par codon au rythme d’une vingtaine par seconde. Une fois libéré de son message, l’ARN de transfert retourne capturer un nouvel acide aminé. Lorsque la synthèse est terminée, les deux sous-unités ribosomiales se séparent, la protéine se libère et se replie sur elle-même en prenant la forme correspondant à ses affinités chimiques.
Dès cet instant la protéine constituée d'acides aminés est active. Elle peut par exemple interagir avec le noyau pour interrompre l'activité nucléique, synthétiser des substances antidouleurs, etc. Chacun de nous connait par exemple les bienfaits de l’aspirine. Pourquoi agit-elle ? Lorsqu’il y a un dérèglement métabolique, nous venons de voir que les cellules envoient des messages. Parmi ceux-ci, elles peuvent demander la synthèse de prostaglandine afin de provoquer la fièvre, une inflammation ou manifester des douleurs. Elles peuvent également synthétiser de la thromboxane pour former des caillots ou de la prostacycline lors d’une irritation de l’estomac par exemple. C’est pour supprimer ces malaises ou plus précisément pour bloquer les trois types de messages à l’origine de ces symptômes que l’aspirine fut inventée. Si les molécules de protéines diffèrent naturellement les unes des autres par leur séquence d’acides aminés, leurs fonctions diffèrent crucialement de leur forme. Il subsiste une grande incertitude à propos du mécanisme qui donne leur forme aux molécules; pour toutes les molécules sauf les plus petites, il semble y avoir un grand nombre d’étapes de pliures intermédiaires qui demeurent inactives. Une explication serait de considérer que le pliage est partiellement déterminé par l’ordre dans lequel les acides aminés sont traduits dans les ribosomes, mais il existe des preuves que d’autres protéines (les chaperons) assistent à ce processus. La réponse est incertaine et il pourrait ne pas y avoir de règle générale. A consulter : Protein Data Bank
Paradoxalement, la synthèse des acides nucléiques (les bases de l'ADN) n'est possible qu'en présences d'enzymes, de protéines qui assurent une fonction de catalyseur. Ces protéines sont essentielles car elles constituent la cheville ouvrière de la cellule, non seulement elles créent les enzymes mais elles forment les parois, les anticorps, etc. Il est donc difficile de savoir qui de l'ADN ou de l'ARN est le premier. On y reviendra dans un instant. Le nombre d'acides aminés possible est lié à la combinaison des bases simples C, G, A, T ou U. Sur 64 combinaisons possibles, 20 acides aminés sont fondamentaux. Le plus simple est la méthionine (Met) seule combinaison de bases ou codon (AUG), jusqu'à l’arginine (Agr) et la leucine (Leu) formées de 6 codons.
Ainsi que nous l'avons évoqué à propos de l'origine de la vie, tous les acides aminés ont une fonction acide (COOH) et amine (NH2) plus un radical, une molécule variable qui les différenciera. Nos 4 lettres qui forment l'alphabet de la vie nous donnent ainsi accès aux processus de reproduction et de contrôle des organismes vivants. C'est la mutation de cette structure simple qui aboutit au bout de 4.5 milliards d'années au premier ancêtre de l'homme.
Prochain chapitre Le
sens de l’information génique
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