BIOLOGIELa bio-informatique

Analyse des transcriptomes et des protéomes

Le dogme classique de la biologie moléculaire énonce que les gènes sont transcrits en ARNm qui sont ensuite décodés en protéines. Tous les ARN codés dans le génome ne sont pas des ARNm : nous mentionnerons ici, la présence d'autres types d'ARN, non messagers, et en particulier les ARN ribosomaux, les ARN de transfert qui sont bien connus et, surtout, les ARN dits interférents (ARNi, en anglais siRNA pour short interfering ribonucleic acid) dont la découverte chez les plantes vers 1990 et la généralisation à tous les organismes ont ouvert des horizons inattendus à l'étude du contrôle de l'activité des gènes ainsi qu'à la relecture des génomes. Schématiquement, on peut dire que l'ensemble des ARNm et des protéines issues de leur décodage représentent le niveau d'adaptation d'une cellule à un environnement donné et son niveau ou état de différenciation. Un des enjeux de la bio-informatique est d'identifier ces ensembles d'ARNm et de protéines, et leurs variations lors du passage d'un état à un autre, par exemple dans des situations physiopathologiques par comparaison avec une situation normale : quels gènes exprimés signent la différence entre une fibre musculaire lisse et une cellule du myocarde, ou entre un cancer à mauvais pronostic et un cancer apparemment du même type mais à bon pronostic, etc. ?

L'usage des séquences des gènes ou des ADNc permet de concevoir des supports sur lesquels sont greffés des oligonucléotides dont chacun est spécifique d'un ARNm donné identifié lors de travaux antérieurs. On fabrique ainsi des « puces à ADN » qui regroupent, selon une topologie précise, les composants individuels de l'ensemble des ARNm dont il est important de suivre l'expression. Ces « puces à ADN » peuvent être soit générales (contenant plusieurs milliers de sondes oligonucléotidiques différentes qui sont représentatives d'un grand nombre de séquences codantes), soit spécialisées (permettant, par exemple, la recherche de cytokines ou de protéines du cytosquelette ou encore des ADN variables d'une espèce bactérienne ou virale à une autre, etc.). On peut, en isolant le contenu en ARNm d'un petit groupe de cellules, amplifier par PCR (polymerase chain reaction) chacun de ces ARNm indépendamment, puis les rendre fluorescents pour les visualiser et les hybrider aux oligonucléotides placés, de façon définie, sur un support de verre ou de plastique. Les séquences complémentaires des oligonucléotides fixés sur le support resteront attachées de manière stable et apparaîtront sous forme d'une tache fluorescente. L'examen du support après réaction montre un profil de taches fluorescentes représentatives de l'état des cellules avec une intensité et une longueur d'onde d'émission évocatrice de la proportion relative de chaque ARNm dans le matériel de départ. La restitution informatique de ces informations donne alors des résultats, encore inimaginables il y a quelques années seulement, sur les jeux de gènes actifs ou réprimés dans tel ou tel état physiopathologique, sur leur identité et sur leur activité : le résultat de ces études est ce que l'on appelle le transcriptome, donnée expérimentale qui substitue à l'étude gène à gène l'étude de groupes de gènes tous liés par l'adaptation à un état de la cellule ou du tissu considéré. Cette variante de la biologie sèche tend à devenir importante dans de nombreuses études fondamentales, comme en différenciation cellulaire, par exemple. L'étude des profils tumoraux devient un élément du pronostic et du traitement, et l'on retrouvera également l'usage de « puces à ADN » de conception voisine dans l'identification d'espèces bactériennes fongiques ou virales, de leur virulence et de leur sensibilité ou résistance aux antibiotiques. En quelques années, la génomique a débouché sur l'application clinique.

La dernière phase de l'expression d'un programme génétique est la production d'un jeu de protéines caractéristique de l'état de différenciation et de l'état physiologique des cellules. Elle ne se superpose pas exactement au profil précédent déduit des ARNm, dans la mesure où un ARNm peut donner naissance à plusieurs protéines et où une même protéine peut être modifiée secondairement dans la cellu [...]

1  2  3  4  5 …
pour nos abonnés,
l’article se compose de 9 pages

Médias de l’article

Bioinformatique : assemblage de fragments d'ADN
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Bioinformatique : analyse d'une séquence d'ADN
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Bioinformatique : annotation d'une séquence d'ADN
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Afficher les 3 médias de l'article