Sciences & Techniques: De la cellule à l'être

« De la cellule aux gènes Depuis la découverte des règles du code génétique, les différences entre cellules sont principalementcomprises comme des différences d'expression génétique.

On sait en effet que dans une cellule, tous lesgènes codés par l'ADN ne fonctionnent pas : certains sont actifs, d'autres réprimés.

Dans le premier cas,les protéines correspondantes sont fabriquées ; dans le second, elles ne le sont pas. De la même façon, deux cellules différenciées – tels un neurone et un globule rouge – n'ont pas les mêmes gènes activés.

Elles nesynthétisent donc pas les mêmes protéines.

Et c'est la raison pour laquelle leurs constituants structuraux ou leurs enzymes diffèrent. Dans ce contexte, l'induction correspond à l'activation spécifique de certains groupes de gènes dans les différents types cellulaires.

Ils'agit alors de comprendre pourquoi certains gènes sont actifs dans une cellule et réprimés dans une autre… Le modèle de Monod-Jacob Historiquement, la compréhension des phénomènes de régulation de l'activité génétique provient de l'étude de certains gènes, chez labactérie Escherichia coli.

Ces gènes codent pour trois protéines enzymatiques impliquées dans l'utilisation d'un élément nutritif, le lactose.

D'où leur nom : opéron lactose. Quand son milieu de culture est dépourvu de lactose, la bactérie ne produit pas ces fameuses protéines.

Mais dès qu'on y rajoute dulactose, elle les synthétise rapidement.

Le lactose lui-même semble donc activer l'opéron lactose.

Comment une régulation aussiprécise est-elle possible ? La réponse est venue, dans les années 1960, des travaux de François Jacob et de Jacques Monod.

Leurmodèle de régulation met en scène une protéine, qu'ils nomment répresseur.

Celle-ci se fixe précisémentsur la partie de l'ADN correspondant à l'opéron lactose.

Elle interdit donc sa lecture : les protéinesenzymatiques ne sont pas fabriquées.

Dès que du lactose est introduit dans le milieu de culture, il vient àson tour s'accoler au répresseur.

Résultat : l'affinité de ce dernier pour l'ADN diminue, et il finit par s'endécrocher.

La répression est ainsi levée.

Les protéines peuvent dès lors être synthétisées. Ce modèle repose sur des interactions très spécifiques.

En effet, le répresseur ne se fixe pas au hasard sur n'importe quelle région del'ADN bactérien : il " reconnaît " la séquence opératrice de l'opéron lactose, et induit une répression des gènes correspondants.

Demanière similaire, le lactose " reconnaît " le répresseur : en s'y fixant, il provoque la levée de la répression.

Un tel mécanismenécessite donc un système de reconnaissance très précis entre molécules. C'est à partir de ce concept qu'ont été élaborés les premiers modèles de régulation de l'activité des gènes dans les cellulesdifférenciées.

Ils supposent l'existence de très nombreux régulateurs, agissant chacun sur un gène donné.

Chaque cellule serait ainsidotée d'un ensemble déterminé de régulateurs spécifiques. Cette conception implique l'existence de deux groupes de gènes : des gènes impliqués dans le fonctionnement de la cellule et codantpour les enzymes ou les composants structuraux ; d'autres gènes contrôlant l'activité des premiers et codant pour les régulateursspécifiques. Une fois encore, malgré trente années de recherches intenses, ces régulateurs spécifiques et leurs gènes n'ont pas pu être décelés.Des molécules qui modulent l'activité des gènes ont bien été isolées.

Mais elles ne possèdent par de caractère hautement spécifique.Bien au contraire, elles semblent très ubiquitaires : elles peuvent interagir avec de nombreux gènes et se retrouvent dans de nombreuxtissus… De la mouche à l'homme, les mêmes gènes… Dans les années 1980, des gènes impliqués dans le développement furent cependant mis à jour.

Isolés chez la mouche drosophile, ilsfurent d'abord repérés par les conséquences spectaculaires qu'induisaient certaines de leurs mutations sur le développementembryonnaire : par exemple, la croissance d'une patte à la place d'une antenne sur la tête ! Depuis, les techniques de la biologie moléculaire ont permis leur caractérisation. Impliqués dans la détermination de la différenciation chez l' embryon , ces gènes qualifiés d'homéotiques sont regroupés dans un ordre précis sur les chromosomes.

On retrouve leurs équivalents chez toutes les espèces.

De plus, la majeure partie des protéines qu'ilscodent agissent bien sur le fonctionnement d'autres gènes.

Ils ne possèdent pas, néanmoins, de caractère spécifique comparable aurépresseur de l'opéron lactose, qui permettrait d'expliquer leur mode d'action… Quoi qu'il en soit, leur étude a donné lieu à une découverte fascinante : celle de leur colinéarité.

En effet, l'ordre physique dans lequel. »