Qu’est-ce que l’ARN ?

Par Benedette Cuffari, M.Sc.Révisé par le Dr Ananya Mandal, MD

L’acide ribonucléique (ARN) est une importante macromolécule biologique présente dans toutes les cellules biologiques.

Il intervient principalement dans la synthèse des protéines, en transportant les instructions messagères de l’ADN, qui contient lui-même les instructions génétiques nécessaires au développement et au maintien de la vie. Dans certains virus, c’est l’ARN, plutôt que l’ADN, qui porte l’information génétique.

Crédit image : Juan Gaertner/.com

Arn contre ADN

Il existe deux types distincts d’acide nucléique : l’ADN et l’ARN. L’acide nucléique de l’ADN est le désoxyribose, tandis que l’acide nucléique de l’ARN est le ribose. Comme l’indique leur nom, le désoxyribose de l’ADN est dépourvu d’une molécule d’oxygène, contrairement au ribose de l’ARN. Les nucléotides qui composent l’ADN comprennent l’adénine (A), la guanine (G), la cytosine (C) et la thymine (T), tandis que les nucléotides de l’ARN comprennent A, G, C et l’uracile (U).

Alors que la structure de l’ADN est une double hélice dans les cellules eucaryotes, l’ARN est généralement monocaténaire et se présente sous diverses formes. La structure monocaténaire de l’ARN permet à cette molécule de se replier sur elle-même et de former diverses structures secondaires stables si nécessaire.

Types d’ARN et leurs rôles

Le type d’ARN dicte la fonction que cette molécule aura au sein de la cellule. En dehors de la région codante des molécules d’ARN messager (ARNm) qui seront traduites en protéines, d’autres éléments d’ARN cellulaires sont impliqués dans différents processus, qui incluent la régulation transcriptionnelle et post-transcriptionnelle du matériel génétique, la détection de la température et des ligands, le contrôle de la traduction et le turnover de l’ARN.

Transcription (ADN en ARNm)

Puisque l’ADN ne peut pas quitter le noyau, il est incapable de générer une protéine par lui-même. La génération de protéines à partir de leur séquence codante d’ADN commence par un processus appelé transcription. Pendant la transcription, plusieurs enzymes, dont l’hélicase et la topoisomérase, déroulent l’ADN pour donner accès à une autre enzyme appelée ARN polymérase. L’ARN polymérase se déplace le long du brin d’ADN déroulé pour construire la molécule d’ARNm jusqu’à ce qu’elle soit prête à quitter le noyau.

Translation (ARNm en protéine)

Une fois que l’ARNm sort du noyau et entre dans le cytoplasme de la cellule, il trouvera un ribosome afin que le processus de traduction puisse commencer. Une paire de trois bases nucléotidiques de la molécule d’ARNm est appelée codon, et chaque codon est spécifique d’un seul acide aminé.

Pendant la traduction, les molécules d’ARN de transfert (ARNt), qui sont attachées à un acide aminé particulier, vont reconnaître un codon sur la molécule d’ARNm et insérer l’acide aminé approprié à cet endroit dans le brin. Par exemple, le codon CUC génère l’acide aminé leucine, tandis que le codon UGA est un type de codon d’arrêt qui indique que la traduction du gène est terminée. Les deux autres codons d’arrêt sont UAG et UAA.

Les ribosomes contiennent à la fois des protéines et plusieurs molécules différentes d’ARN ribosomal (ARNr). Une fois que les acides aminés ont été générés, les molécules d’ARNr vont se déplacer le long de la molécule d’ARNm pour catalyser la formation des protéines. Il est important de noter que l’ARNm, l’ARNt et l’ARNr jouent tous des rôles importants dans cette voie de synthèse des protéines.

L’ARN comme catalyseur biologique

Bien que l’on ait cru pendant de nombreuses années que seules les protéines pouvaient être des enzymes, il a été démontré que certaines molécules d’ARN pouvaient adopter des structures tertiaires complexes et agir comme des catalyseurs biologiques. Par exemple, les molécules d’ARNr peuvent fonctionner comme des ribozymes pendant la traduction.

Les ribozymes, qui sont des enzymes composées de molécules d’ARN plutôt que de protéines, présentent de nombreuses caractéristiques d’une enzyme classique, comme un site actif, un site de liaison pour un substrat et un site de liaison pour un cofacteur, comme un ion métallique. Les ribozymes relient les acides aminés au cours de la synthèse des protéines, tout en participant à l’épissage de l’ARN, à la biosynthèse des ARN de transfert et à la réplication virale.

L’un des premiers ribozymes à avoir été découvert était la RNase P, une ribonucléase qui participe à la génération de molécules d’ARNt à partir d’ARN précurseurs plus grands. La RNase P est composée à la fois d’ARN et de protéines ; cependant, la partie ARN seule est le catalyseur.

Hypothèse du monde ARN

L’hypothèse du monde ARN également appelée hypothèse « ARN 1er », est que la vie sur Terre a d’abord évolué avec une molécule ARN simple qui pouvait s’auto-répliquer individuellement, à partir de laquelle l’ADN a ensuite évolué. La preuve la plus solide de cette hypothèse est peut-être que le ribosome, où les protéines sont assemblées, est un ribozyme.

Une autre preuve est le fait que certains virus utilisent l’ARN. Comme les virus sont considérés comme une forme de vie plus simple et plus ancienne que les cellules procaryotes et eucaryotes plus complexes, cela suggérerait que la vie a d’abord émergé du monde prébiotique grâce à l’utilisation de cet acide nucléique simple pour le stockage et la transcription de l’information. Ainsi, la réplication de ces formes de vie simples et la propagation et l’évolution d’organismes plus complexes ont été rendues possibles dans ce monde ancien.

Lectures complémentaires

• Tout le contenu ARN
• Structure ARN
• Types d’ARN : ARNm, ARNr et ARNt
• Synthèse d’ARN
• Découverte d’ARN

Écrit par

Benedette Cuffari

Après avoir obtenu son baccalauréat en toxicologie avec deux mineures en espagnol et en chimie en 2016, Benedette a poursuivi ses études pour obtenir son Master of Science en toxicologie en mai 2018. Pendant ses études supérieures, Benedette a étudié la dermatotoxicité de la méchloréthamine et de la bendamustine ; deux agents alkylants à base de moutarde d’azote qui sont utilisés dans les thérapies anticancéreuses.

Citations

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