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L'information génétique

Toutes les structures et toutes les activités des cellules sont définies par un programme qui correspond à des informations portées par les molécules d'ADN double brin : molécules d'ADN des chromosomes, plasmides, ADNmt, ADNct. Les unités d'information sont les gènes, segments d'ADN dont la séquence des désoxyribonucléotides code pour une molécule d'ARN qui va permettre la biosynthèse des protéines cellulaires – conformément à l'information génétique fournie par l'ADN – (cf. acides nucléiques ; génétique moléculaire). Nous devons maintenant en rappeler brièvement les modalités.

Transcription, traduction, réplication

L'information portée par un gène s'exprime par la synthèse de molécules d'ARN simple brin dont la séquence des bases des ribonucléotides est complémentaire de celle des bases d'un des brins de l'ADN du gène. La mise en œuvre de l'information est la transcription du gène et selon le gène l'ARN transcrit ce sera soit un ARN messager (ARNm), soit un ARN ribosomien (ARNr), soit un ARN de transfert (ARNt). Les trois types d'ARN sont utilisés pour la synthèse des chaînes polypeptidiques des protéines (fig. 7a).

La séquence des nucléotides d'un ARNm est traduite en séquence d'acides aminés par les ribosomes qui sont des complexes ARNr protéines. Une séquence de trois nucléotides adjacents de l'ARNm constitue un codon qui spécifie un acide aminé ; la table de correspondance entre les 64 codons et les 20 acides aminés existant dans la panoplie moléculaire du vivant étant le code génétique. Afin que les ARNm (séquence de nucléotides) puissent être traduits en polypeptides (séquence d'acides aminés) par les ribosomes, il est nécessaire que les acides aminés soient apportés par une molécule d'ARNt propre à chacun d'eux. Cela permet au ribosome de positionner l'acide aminé en regard du codon de l'ARNm qu'il traduit. Ce positionnement se fait grâce à une séquence de 3 nucléotides située au milieu de la chaîne d'ARNt, séquence qui est complémentaire de celle du codon, et qu'on appelle anticodon.

L'expression de l'information cellulaire par transcription des gènes permet donc la traduction des ARNm par les ribosomes, c'est-à-dire la synthèse des chaînes polypeptidiques des protéines, molécules qui sont fondamentales pour la cellule car ce sont soit des matériaux de construction, soit des enzymes qui catalysent les réactions biochimiques, soit des régulateurs de l'activité cellulaire.

L'information cellulaire peut également être copiée puis transmise d'une cellule mère à deux cellules filles. La copie de l'information se fait par synthèse de deux molécules d'ADN à partir de chaque molécule d'ADN parental selon un mécanisme appelé réplication ; les deux molécules ainsi synthétisées sont strictement identiques à la molécule parentale qui leur a donné naissance (fig. 7b) (fig. 7b).

Les deux lots de molécules d'ADN chromosomique peuvent ensuite être partagés entre deux cellules filles selon un processus complexe et précis : la division cellulaire (cf. cellule - La division). Au cours de la division les molécules d'ADN extrachromosomiques : plasmide, ADNmt et ADNct sont réparties au hasard lors de la bipartition, étape finale de la division (ou cytodiérèse) qui individualisera les deux cellules filles.

Provenant des divisions successives d'une cellule œuf, les cellules d'un organisme pluricellulaire celui de l'être humain ont toutes la même information ; leurs génomes sont identiques et pourtant les cellules ne sont pas toutes semblables : on distingue des fibroblastes, des cellules nerveuses ou neurones, des cellules musculaires, des globules blancs, etc. Ces différences entre cellules sont dues au fait que selon les types cellulaires, les gènes qui sont transcrits ne sont pas tous les mêmes, les gènes qui codent pour le collagène et l'élastine sont transcrits dans les fibroblastes mais ne le sont pas dans les neurones ou les globules blancs. La différenciation cellulaire permet la spécialisation des tissus (osseux, musculaire, nerveux, etc.).

Modifications de l'information

L'information d'une cellule peut être modifiée de diverses façons : changement de la séquence nucléotidique des gènes, introduction d'informations nouvelles gardant leur autonomie de réplication, réarrangement de l'information par échange ou addition de gènes d'origines variées, réarrangement par déplacement de [...]

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  • : professeur à l'université de Paris-VI-Pierre-et-Marie-Curie

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Pour citer l’article

Pierre FAVARD, « CELLULE - L'organisation », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 26 janvier 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/cellule-l-organisation/