1. Notions
de base
Le patrimoine héréditaire d’un
être vivant se transmet de génération en
génération. L’ensemble de l’information
génétique commune aux individus d’une même
espèce constitue le génome. Cette information est
représentée dans plusieurs macros molécules
d’ADN
(Acides
DésoxyriboNucléiques).
L’ADN est constitué d’une
succession de molécules appelées
nucléotides.
C’est la
séquence,
c’est à dire l’ordre dans lequel ces éléments
de bases sont assemblés dans la macro molécule qui constitue
l’information.
La molécule d’ADN
interprétée pour donner naissance à des protéines.
On peut dire que la molécule d’ADN contient le plan de
fabrication des protéines.
Une protéine est, comme la
molécule
d’ADN,
constituée d’une succession d’éléments, les
acides aminés. L’ordre dans lequel les
nucléotides sont disposés dans
l’ADN
va déterminer l’ordre dans lequel les acides aminés seront
disposés dans la protéine synthétisée. La
règle qui permet de passer de l’un à l’autre est
identique (ou presque) pour tout le vivant, c’est le code
génétique.
Les protéines sont
très importantes dans le fonctionnement du vivant. Les enzymes, qui sont
des catalyseurs naturel pour les réaction chimiques qui ont lieux au
seins du vivant, sont le plus souvent des protéines. Les protéines
interviennent dans les mécanismes de régulation et de transport de
signal au seins de la cellule ou entre les cellules. On parle à ce propos
de voie de
régulation ou
de voie de
signalisation. La
capacité d’une protéine à réaliser une
fonction est fortement liée à sa structure spatiale. La
conformation dans l’espace d’une protéine est décrite
en terme de
structure
dans laquelle on peut reconnaître des motifs
(Hunter et al., 1993).
Le patrimoine génétique d’un
individu est décomposé en unités d’informations
appelées gènes. Il y a environ 20000 gènes
pour la drosophile et 30000 pour l’homme. Dans les cas simples, un
gène code pour une protéine. Il y a débat pour
définir exactement ce qu’est un gène
(Wain
et al.,http://www.gene.ucl.ac.uk/nomenclature/ashgnw_report.html
2000). Nous adopterons implicitement la définition que se donne
Flybase en utilisant les informations issues de cette base de
données.
La synthèse des protéines se fait en
deux étapes : la transcription et la
traduction.
La portion de l’ADN correspondant
à un gène est tout d’abord recopiée presque à
l’identique, on dit transcrite, dans une molécule
messagère appelée Acide Ribo Nucléique
messager
ou ARNm. Dans
certain cas, la molécule transcrite subit des transformations avant
d’être traduite ; c’est la maturation. Cette
opération se fait souvent par coupure puis recollement de certains
segments ; c’est
l’épissage.
La molécule issue de la transcription mais non encore parvenue à
maturité est appelée ARN
précurseur.
L’ARNm est ensuite
traduit en protéine selon les spécifications du code
génétique. Cette opération est appelée
traduction.
Tous les gènes ne sont pas actifs en
même temps. Leur expression est contrôlée à plusieurs
niveaux.
Un premier contrôle de l’expression est
effectué au niveau de la transcription. Certaines protéines
vont pouvoir se fixer sur l’ADN pour empêcher ou au contraire
favoriser l’expression d’un gène situé à
proximité.
Un deuxième contrôle de
l’expression est effectué au moment de la maturation. Ce
contrôle de l’expression génétique est dit
post-transcriptionnel.
Après la traduction, la
protéine produite va elle-même pouvoir subir des transformations
qui vont par exemple activer sa fonction. C’est le contrôle
post-traductionnel.
Ces actions au niveau moléculaire ont souvent
des conséquences observables facilement sur l’individu.
Typiquement, une déficience génétique va se traduire par
une modification voire une malformation de l’individu. On parle alors
d’individu mutant. L’individu originel est
qualifié de
sauvage.
Des défauts génétiques distincts peuvent avoir des
conséquences similaires. On fait donc la distinction entre
phénotype
et
génotype.
Le phénotype correspond à l’apparence de l’individu
tandis que le génotype correspond à sa constitution
génétique.
Les deux composantes d’un même
gène sont désignées par le terme
d’allèles. Des allèles distincts peuvent
conduire à des individus tous sains mais ayant des
caractéristiques différentes telles que la couleur des yeux. Dans
ce cas, la distinction sauvage-mutant n’a plus de sens et n’est pas
utilisée.
L’existence
simultanée dans une population de plusieurs allèles d’un
même gène est appelée le
polymorphisme.
Son étude est intéressante car elle donne accès aux
mécanismes dans lesquels le gène est impliqué, autrement
dit à sa fonction.
