L'"ADN poubelle" aux oubliettes ! L'ARN règne ?

L'ARN prend le pouvoir ?

Fig 1 : le classique schéma ADn ARN Protéine ( cliquer pour agrandir)

On sait depuis un bon moment que le trop classique schéma ADN-ARN-protéine est en gros correct, mais incomplet (Cf Bio-review) (cf aussi Les 7 complications du dogme S&V intranet.jpg)

Science a publié récemment un dossier Gene Regulation qui met bien en évidence le rôle de plus en plus central de l'ARN,

Fig 2 L'ARN participe aux régulations de l'expression

Il y une vidéo par John Mattick, et al. discutant du rôle de l'ARN comme molécule centrale de la vie. On connaît évidemment leur rôle d'ARNmessager. Mais comment les ~25'000 gènes humains peuvent coder toutes les protéines (plus d 'un million ! selon M.-C. Blatter de Swissprot) est une belle question d'élève intelligent. Et bien difficile à répondre !

L'ARN est sans doute une partie de la réponse !

On ne parle plus seulement de gènes pour l'ADN codant une protéine, mais aussi de gènes à ARN RNA Gene : certains ont une activité catalytique, de nombreux ARN sont impliqués dans les réseaux de régulation.

Ils discutent comment elle pourrait bien avoir été la molécule originale de la vie, par ses capacités catalytiques et autoréplicatives. L'ADN aurait été mis a profit à cause de sa plus grande stabilité.

Ils voient un rôle fortement accru pour l'ARN dans le futur.

Le rôle des ARN de toutes sortes ( MiRNA, SiRNA, Riboswitch etc) dans toutes sortes de mécanismes et de dysfonctionnements ou maladies est discuté dans MicroRNAs Make Big Impression in Disease After Diseas par Jennifer Couzin

L'"ADN poubelle" aux oubliettes ! 93% exprimé !

Dans cet article de ce même numéro, Amaral et al. (2008) révèlent combien l'expression de Junk DNA n'a plus guère de sens !

Le projet ENCODE a montré que 93% des nucléotides du génome humain analysé sont transcrits dans différentes cellules, alors que ~1.2 % code pour des protéines. Cela signifie pour Amaral qu'il pourrait bien y avoir un large réservoir d'ARN biologiquement significatifs.

Ce que font tous ces ncRNA (non-codingRNA) est encore l'affaire de débats, mais le fait qu'ils soient très conservés (On les retrouve très peu changés chez de très nombreux organismes) suggère des rôles importants et maintenus par sélection au cours de l'évolution. Plusieurs exemples sont présentés.

Ce qui nous distingue du chimpanzé : surtout de l'ARN ?

Un des plus frappants exemples est sans doute l'ARN HAR1 (Human-Accelerated-Region) : Dans la quête des différences entre l'homme et son plus proche cousin, le chimpanzé on a cherché les gènes qui nous différencieraient, on n'en a trouvé que très peu, et récemment on a exploré les zones de l'ensemble du génome qui ont changé particulièrement vite entre le chimpanzé et nous. Ils ont trouvé une séquence (HAR1) qui s'exprime spécifiquement en ARN lors du développement embryonnaire du néocortex entre la 7ème et la 19ème semaine. (Pollard et al., 2006) (Intranet.pdf) Ils emploient ici aussi l'expression de Gène ARN.

Parmi ces roles de l'ARN , relevons :

-Régulation de l'expression par des modifications des histones, de la structure de l'ADN et d'autres effets épigénétiques

-Régulation par l'interférence ARN mis en évidence par le prix Nobel 07(Cf Bio-review de janvier08)

-Splicing alternatif.

Fig 3 :

Quelque uns des mécanismes par lesquels les ARN régulent l'expression Tiré de Amaral et al. [Image]

Que sont ces Riboswitches ?

Ronald R. Breaker les décrit un peu comme des protéines telles que le fameux répresseur dans l'opérnon Lac ( simulation éducative Lac-dule ici) des ARN spéciaux Riboswitch sont capables de contrôler l'expression de l'ADN. Il pourraient bien être les premiers éléments régulateurs de l'expression, ils sont souvent aussi efficaces que les protéines : si un métabolite se lie à leur site (aptamer)de liaison ils sont susceptibles de changements de conformation qui les font se lier à l'ADN et modifier l'expression ou l'épissage (splicing).

On en découvre de plus en plus mais surtout chez les bactéries

[Image]

Fig 4: Deux exemples de riboswitch TPP menant à un splicing différent : en haut le gène NMT1 chez N. crassa, en bas le gène THIC chez Arabidopsis thaliana.

L'ADN reste fondamental !

Ainsi l'ADN , tout en restant fondamental ne serait plus si central dans le fonctionnement ; pour risquer une image osée - l'ADN serait le Disque dur, et l'ARN la mémoire vive et le processeur ?

Sources :

• Amaral, P. P., Dinger, M. E., Mercer, T. R., & Mattick, J. S. (2008). The Eukaryotic Genome as an RNA Machine. Science, 319(5871), 1787-1789. (Intranet.pdf)
• K. S. Pollard et al., Nature 443, 167 (2006).(Intranet.pdf)
• Ronald R. Breaker Complex Riboswitches 10.1126/science.1152621Vol. 319. no. 5871, pp. 1795 - 1797