PROGRAMME DE DÉVELOPPEMENT D'UN ORGANISME

Accessibilité du gène

Pour qu'un gène soit transcrit et, a fortiori, pour que son taux de transcription soit régulé, il faut que son promoteur et son enhancer soient accessibles à l'ARN-polymérase et aux différents facteurs de transcription. Or, dans le noyau de la cellule, l'ADN est fortement compacté sous forme de chromatine, du fait de son association à un certain nombre de protéines. Le premier niveau d'empaquetage de l'ADN est le nucléosome. Un nucléosome est composé d'un octamère de protéines particulières, les histones, autour desquelles l'ADN effectue deux tours. Chaque nucléosome est attaché au suivant par l'intermédiaire d'une autre histone, ce qui fait que l'ensemble ADN-histones constitue une fibre de 10 nanomètres de diamètre. À son tour, cette fibre s'enroule sur elle-même, comme un solénoïde, pour former une nouvelle fibre plus épaisse de 30 nanomètres de diamètre. En plus des histones, on trouve également associées à l'ADN des protéines HMG (pour high mobility group). L'état de la chromatine lorsque l'ADN est transcrit est modifié : l'ADN transcrit est particulièrement sensible à la dégradation par des nucléases, ce qui indique qu'il est peu protégé par des protéines, sachant que, d'autre part, deux protéines HMG (HMG 14 et HMG 17) s'associent préférentiellement à ces sites sensibles.

Conformation de l'ADN

La molécule d'ADN est composée de l'union de deux brins, le plus fréquemment enroulés en double hélice droite : c'est la conformation B de l'ADN. Cependant, dans des zones précises de la molécule d'ADN, la double hélice n'est plus droite mais gauche : c'est la conformation Z. Il semblerait qu'une même zone d'une molécule d'ADN puisse passer d'une conformation à l'autre, par exemple au cours du développement embryonnaire, et que ce changement de conformation modifierait le niveau de transcription des gènes situés dans ces zones.

L'ADN peut également être modifié chimiquement. Les modifications les plus fréquentes et les mieux connues sont les méthylations des cytosines. D'une façon générale, il apparaît que plus l'ADN est méthylé, moins il est transcrit. C'est particulièrement évident dans le cas des chromosomes sexuels X. Chez les femelles, un des deux chromosomes X est hyperméthylé ; il en résulte qu'il est quasi totalement inactivé. De plus, il est connu depuis longtemps que les deux allèles d'un même gène, celui issu du père et celui issu de la mère, ne s' expriment pas toujours au même taux. Cette différence d'expression semble due à une « empreinte » (dite « parentale ») acquise par le gène pendant son séjour dans les gamètes. Cette empreinte consisterait essentiellement en une méthylation.

Modifications posttranscriptionnelles

Le niveau d'expression des gènes est également affecté par le devenir des ARN après transcription. En effet, ce qui compte d'un point de vue fonctionnel n'est pas la quantité d'un ARN donné, mais la qualité et la quantité du produit protéique final (fig. 3). Dans le cas le plus simple, précédemment décrit, le gène est d'abord transcrit en un ARN prémessager qui est ensuite maturé en un ARN messager. Néanmoins, un ARN prémessager donné peut engendrer plusieurs ARN messagers différents qui seront donc traduits en plusieurs protéines apparentées mais différant par un ou plusieurs domaines. Cela est dû au fait que, lors de l'épissage des introns, certains exons peuvent ne pas être pris en compte. On parle d'épissage alternatif. Les différentes isoformes de protéines issues de l'épissage alternatif ont généralement des fonctions analogues, mais dans certains[...]