A.          De l’ADN à l’ARNpm = pré-ARNm

L’ARN (Acide RiboNucléique) est une molécule synthétisée dans le noyau et qui est aussi présente dans le cytoplasme. C’est un acide nucléique à un seul brin linéaire (=non ramifié). Il est constitué d’une succession relativement courte de ribonucléotidesqui contiennent chacun un groupement phosphate, un sucre appelé ribose, lié à une base azotée A, C, G identique à l’ADN, sauf la thymine qui est remplacée par l’uracile U.

L’ARNm ou ARN messager transporte le message génétique d’un gène de l’ADN du noyau vers le cytoplasme. Il est synthétisé sous forme d’ARNpm, ou pré-ARNm, ou ARN prémessager qui subit ensuite une maturation pour devenir l’ARNm.

Remarque 1 : Il existe d’autres types d’ARN selon leur rôle dans la cellule : l’ARNt (de transfert), l’ARNr (ribosomique),…

Remarque 2 : comparer la taille en bases (b) et le nombre de gènes d’une molécule d’ADN (5kb à 100 Mb – environ 1000 gènes par chromosomes) et d’ARN (100 b – un seul gène)

B.          La synthèse de l’ARN

Une molécule d’ARN (ARNpm = pré-ARNm pour l’ARNm) est synthétisée à partir de l’ADN au cours de la TRANSCRIPTION. La transcription commence au début d’un gène par la liaison de l’ARN polymérase à l’un des 2 brins de l’ADN, appelé BRIN TRANSCRIT(initiation). Puis l’ARN polymérase progresse le long du brin transcrit de l’ADN en ajoutant au brin d’ARN les nucléotides complémentaires du brin transcrit(A->U, C<->G, T->A), ce qui synthétise le brin d’ARN (élongation). La séquence de l’ARN est donc identique (sauf la T de l’ADN qui est remplacée par l’U dans l’ARN) au brin non transcrit de l’ADN, appelé pour cette raison BRIN CODANT.Enfin elle se détache de l’ADN (terminaison) à la fin du gène. Un même gène est transcrit par plusieurs ARN polymérases en même temps (amplification).

Chez les eucaryotes, cette transcription a lieu dans le noyau. Les ARNpm subissent parfois une maturation pour devenir des ARNm.

Localisation de l’ARN dans une cellule par autoradiographie en 2 étapes: l’ARNm est synthétisé dans le noyau (photo a) puis passe dans le cytoplasme où il est traduit (photo b).

Un chromosome avec plusieurs gènes transcrits en même temps. L’initiation est au niveau des brins d’ARN les plus courts, et la terminaison au niveau des ARN les plus longs. De nombreux ARN sont synthétisés en même temps pour un même gène. 

Schéma de la transcription

La notion de promoteur est hors programme. L’ARN polymérase n’agit pas seule mais avec d’autres enzymes.

C.          La maturation et la sortie de l’ARN

Après sa synthèse, l’ARNpm (ou pré-ARNm) se détache de l’ADN et subit une MATURATION dans le noyau des cellules eucaryotes, notamment l’épissage :

• les introns sont excisés (= éliminés) et restent donc dans le noyau
• les exons sont reliés entre eux et forment l’ARNm (messager) : ils sortiront du noyau.

L’épissage alternatif (les exons différent selon les cellules) concerne au moins 60% de nos gènes. Il permet de produire plusieurs protéines à partir d’un même gène (par exemple selon les types cellulaires), ce qui remet en cause le concept un gène -> une protéine.

Une queue et une coiffe sont ajoutées, ce qui forme l’ARNm (= « ARNpm mature », prêt à sortir du noyau).

Mise en évidence des introns au MET par hybridation de l’ARNm et de l’ADN 

L’épissage constitutif: les introns sont éliminés dans le noyau, les exons sont assemblés pour former l’ARNm

L’épissage alternatif: les exons ne sont pas les mêmes selon les cellules, ce qui permet à un même gène de coder des protéines différentes selon les cellules

Enfin, l’ARNm est exporté du noyau par les pores nucléaires de l’enveloppe nucléaire vers le cytoplasme où a lieu la synthèse des protéines.

Pores nucléaires (Pn) vus au MEB (à gauche) et au MET (à droite) permettant la sortie de l’ARNm du noyau dans le cytoplasme