Expression de l'information génétique — Cours SVT Bac PC

Dans le programme du Bac PC

SVT coefficient 5 en Bac PC. Deuxième chapitre du bloc génétique, il s'appuie directement sur la structure de l'ADN vue précédemment et prépare la compréhension des mutations utilisées dans le chapitre suivant sur la transmission par reproduction sexuée.

À l'épreuve

Exercice classique en deux temps : à partir d'un brin d'ADN transcrit, écrire l'ARNm produit, puis, à l'aide d'un extrait du code génétique fourni dans l'énoncé, traduire l'ARNm en chaîne d'acides aminés ; parfois complété par l'analyse de l'effet d'une mutation ponctuelle sur la protéine.

Objectifs d'apprentissage

Décrire les étapes de la transcription : synthèse d'un ARN pré-messager puis maturation en ARNm
Établir la séquence d'un ARNm à partir du brin d'ADN transcrit (matrice)
Utiliser un extrait du code génétique pour traduire un ARNm en séquence d'acides aminés
Caractériser les propriétés du code génétique : universel, dégénéré, non chevauchant, avec un codon start et des codons stop
Distinguer une mutation silencieuse, faux-sens et non-sens à partir d'un changement de codon

Notions clés

La transcription

Dans le noyau, l'ARN polymérase lit un brin d'ADN (le brin transcrit, ou matrice) et synthétise un ARN pré-messager complémentaire (règle T→A, A→U, G→C, C→G), qui subit ensuite une maturation (excision des introns, épissage des exons) pour donner l'ARNm mature.

Le code génétique

L'ARNm est lu par groupes de trois nucléotides, les codons. Le code génétique est universel (identique chez presque tous les êtres vivants), non chevauchant (lu codon par codon sans se recouvrir) et dégénéré (plusieurs codons peuvent coder le même acide aminé). AUG est à la fois le codon start (méthionine) et UAA, UAG, UGA sont des codons stop qui n'ont pas d'acide aminé correspondant.

La traduction

Sur le ribosome, chaque codon de l'ARNm s'apparie à l'anticodon complémentaire d'un ARN de transfert (ARNt) porteur de l'acide aminé correspondant. Les acides aminés sont liés les uns aux autres dans l'ordre des codons, formant la chaîne polypeptidique, jusqu'à la rencontre d'un codon stop.

Erreurs fréquentes

Confondre codon (triplet porté par l'ARNm) et anticodon (triplet complémentaire porté par l'ARNt).

Croire qu'un acide aminé ne correspond qu'à un seul codon possible : le code génétique est dégénéré, plusieurs codons peuvent coder le même acide aminé.

Oublier qu'un codon stop ne code aucun acide aminé : il arrête la traduction, il n'est pas traduit.

Exemple corrigé

Énoncé

Le brin transcrit d'un gène a pour séquence (3'→5') : TAC GGA CTT ACC ATT. Écrire l'ARNm produit, puis, sachant que AUG = méthionine (start), CCU = proline, GAA = acide glutamique, UGG = tryptophane et UAA = stop, donner la séquence d'acides aminés obtenue.

Correction

Transcription. On apparie chaque base du brin matrice (T→A, A→U, C→G, G→C) : TAC→AUG, GGA→CCU, CTT→GAA, ACC→UGG, ATT→UAA. L'ARNm est donc 5'-AUG CCU GAA UGG UAA-3'.

Découpage en codons. AUG | CCU | GAA | UGG | UAA.

Traduction. AUG = méthionine (start) ; CCU = proline ; GAA = acide glutamique ; UGG = tryptophane ; UAA = stop (n'est pas traduit, la synthèse s'arrête ici).

Conclusion. La chaîne polypeptidique obtenue est : Méthionine – Proline – Acide glutamique – Tryptophane (4 acides aminés).

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3 exercices pour t'entraîner

Exercice 1

Facile

Le brin transcrit d'ADN est (3'→5') : ATG CTA GCT. Donner la séquence de l'ARNm correspondant.

Voir la correction

En appliquant T→A, A→U, G→C, C→G à chaque base : ATG→UAC, CTA→GAU, GCT→CGA. L'ARNm est 5'-UAC GAU CGA-3'.

Exercice 2

Moyen

Traduire l'ARNm 5'-UUU GGC CAU GCU UAG-3' sachant que UUU = phénylalanine, GGC = glycine, CAU = histidine, GCU = alanine et UAG = stop.

Voir la correction

Codons : UUU | GGC | CAU | GCU | UAG. Traduction : phénylalanine – glycine – histidine – alanine, puis arrêt au codon stop UAG. La chaîne obtenue compte donc 4 acides aminés.

Exercice 3

Difficile

Le codon GGA (glycine) subit trois mutations indépendantes : (a) GGA → GGG, (b) GGA → AGA (arginine), (c) GGA → UGA (stop). Indiquer la nature de chaque mutation.

Voir la correction

(a) GGG code aussi la glycine : c'est une mutation silencieuse (le code génétique étant dégénéré, l'acide aminé ne change pas). (b) AGA code l'arginine, un acide aminé différent : c'est une mutation faux-sens. (c) UGA est un codon stop : c'est une mutation non-sens, qui arrête prématurément la traduction et produit une protéine tronquée.

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Questions fréquentes

Pourquoi dit-on que le code génétique est dégénéré ?

Parce qu'il existe 64 codons possibles pour seulement 20 acides aminés : plusieurs codons différents peuvent donc coder le même acide aminé (par exemple GGU, GGC, GGA et GGG codent tous la glycine).

Quelle est la différence entre codon et anticodon ?

Le codon est le triplet de nucléotides porté par l'ARNm ; l'anticodon est le triplet complémentaire porté par l'ARNt qui s'y apparie lors de la traduction et apporte l'acide aminé correspondant.

Toutes les mutations changent-elles la protéine produite ?

Non. Une mutation silencieuse (changement de codon codant le même acide aminé) ne modifie pas la protéine. Une mutation faux-sens change un acide aminé, et une mutation non-sens crée un codon stop prématuré qui tronque la protéine.