Par Kevin Beck
Mis à jour le 30 août 2022

Dans les cellules eucaryotes, l’ADN qui code pour chaque protéine est logé dans le noyau. Une fois qu'un gène est transcrit en ARN messager (ARNm), cette molécule doit voyager vers le cytoplasme, où résident les ribosomes, pour diriger la synthèse des protéines. Cette étape d’exportation n’est pas passive; cela nécessite une machinerie cellulaire dédiée.
L'ADN et l'ARN sont de longs polymères constitués de nucléotides, chacun étant constitué d'un sucre, d'un groupe phosphate et d'une base azotée. L'ADN utilise le sucre désoxyribose, tandis que l'ARN utilise le ribose, qui possède un groupe hydroxyle supplémentaire. L'ADN contient les bases adénine (A), cytosine (C), guanine (G) et thymine (T). L'ARN remplace la thymine par l'uracile (U). Les règles complémentaires d'appariement de bases (A‑T et C‑G dans l'ADN, A‑U et C‑G dans l'ARN) créent la structure à double hélice décrite pour la première fois dans les années 1950.
La transcription commence lorsque l’ARN polymérase II s’attache à la région promotrice d’un gène. L’enzyme déroule un seul brin d’ADN et construit un brin d’ARNm complémentaire à l’ADN matrice, mais avec de l’uracile au lieu de la thymine. L'ARNm résultant porte un code triplet qui spécifie chacun des 20 acides aminés, permettant la création de protéines pratiquement illimitées.
Après synthèse, l’ARNm naissant s’associe à une suite de protéines de liaison à l’ARN pour former des particules ribonucléoprotéiques messagères (RNPm). Ces complexes protègent l’ARNm et recrutent des facteurs d’exportation qui reconnaissent des signaux d’exportation nucléaire spécifiques. Les mRNP diffusent ensuite dans tout le nucléoplasme ; la proximité de l'enveloppe nucléaire n'est pas une condition préalable à une exportation réussie.
L'enveloppe nucléaire est ponctuée de complexes de pores nucléaires (NPC), de gigantesques assemblages de protéines d'une masse d'environ 125 millions de daltons chez l'homme, soit plus de 700 000 fois la masse d'une molécule de glucose. Les PNJ sont constitués d'anneaux cytoplasmiques et nucléoplasmiques, de filaments et d'un canal de transport central. Ils transportent sélectivement les macromolécules vers et hors du noyau, en utilisant des récepteurs de transport qui lient les cargaisons et facilitent le passage à travers les pores.
L'exportation d'ARNm dépend de l'énergie :l'hydrolyse de l'ATP alimente les protéines motrices qui attirent les RNPm vers les pores, tandis que les nucléoporines coordonnent la libération de la cargaison dans le cytoplasme.
Dans le cytoplasme, les ribosomes, libres ou liés au réticulum endoplasmique rugueux, engagent l'ARNm. Chaque ribosome possède une petite et une grande sous-unité qui s'assemblent lorsque la traduction commence. Les ARN de transfert (ARNt) apportent des acides aminés spécifiques au ribosome, faisant correspondre les codons de l'ARNm avec leurs anticodons. Le ribosome relie les acides aminés en une chaîne polypeptidique en croissance qui, lorsqu'elle atteint un codon d'arrêt, se détache et se replie en une protéine fonctionnelle.
Comprendre ce parcours, de la transcription dans le noyau à la synthèse des protéines dans le cytoplasme, met en évidence la chorégraphie complexe qui sous-tend la vie cellulaire.