1. Régulation génétique
• Le modèle bactérien
Depuis 1961 ont été décrits les principaux mécanismes de la régulation génétique chez les bactéries. Le contrôle s'exerce essentiellement au niveau de la transcription grâce à des gènes qui exercent un rôle régulateur sur les gènes codants, rôle qui dépend des signaux reçus de l'extérieur. Deux exemples montrent la nature de la régulation. Un sucre, le lactose, est un aliment pour une bactérie, Escherichia coli. L'utilisation de ce sucre nécessite trois enzymes. Si le milieu sur lequel pousse la bactérie est dépourvu de lactose, on ne trouve que des traces de ces enzymes dans la cellule bactérienne. Cela est dû au fait qu'une protéine régulatrice appelée répresseur se combine à un gène opérateur, et que, du fait de cette liaison, les gènes sur lesquels sont synthétisés les ARN messagers des trois enzymes sont mis hors circuit : le système en cause a été dénommé opéron. Si l'on ajoute du lactose dans le milieu, la liaison du répresseur au gène opérateur ne se fait plus, ce qui déclenche la formation des ARN messagers qui seront alors traduits en enzymes : ce phénomène est appelé induction enzymatique.
Il existe un contrôle supplémentaire. L'utilisation du lactose n'a de sens que si la bactérie est carencée en énergie. Cette carence va se manifester par la production d'AMP cyclique. Ce composé, qui chez les animaux joue un rôle d'intermédiaire de nombreuses hormones, sera, chez les bactéries, un signal de carence. L'AMP cyclique se combine à une protéine de liaison particulière et le complexe se lie à un gène, le gène promoteur, qui coopère avec le gène opérateur. Donc, pour que la synthèse des ARN messagers des trois enzymes ait lieu, il faut d'une part la présence de lactose dans le milieu, d'autre part un besoin énergétique au sein de la cellule bactérienne.
Un autre mode de régulation intervient aussi chez les bactéries. Si l'on ajoute au milieu un acide aminé, l'histidine par exemple, la bactérie cesse de synthétiser elle-même cet acide aminé. Cela est dû au fait que l'acide aminé exogène favorise la fixation d'un répresseur sur un gène opérateur qui régit la synthèse de cet acide aminé. Cela bloque la formation des ARN messagers des enzymes intervenant dans la synthèse de l'histidine. Il s'agit donc ici d'un phénomène appelé répression. Ces divers exemples montrent donc clairement que chez les bactéries l'essentiel de la régulation génétique se fait au niveau de la transcription.
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