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Accueil du site > Actualités > Technologies > Le dogme central de la biologie moléculaire est secoué

Le dogme central de la biologie moléculaire est secoué

Tous les élèves de terminale connaissent le dogme central de la biologie moléculaire. Son principe est simple. L’organisme est le produit du développement de cellules grâce au patrimoine génétique qui contient des informations en nombre considérable permettant à la cellule de se développer et d’acquérir ses fonctions. Les informations sont contenues dans les gènes. Chaque gène aboutit à une protéine en deux étapes, la transcription en ARN dans le noyau, puis la traduction de l’ARN en acides aminés, éléments moléculaires dont l’assemblage constitue la protéine. Les progrès de la biologie moléculaires n’ont pas remis en cause ce dogme dans son principe. Néanmoins, des précisions importantes ont été apportées sur les régulations dues aux facteurs épigénétiques, protéines régulatrices, structure des histones, etc. De plus, l’équation « un gène = une protéine » a été sensiblement modifiée car un gène peut être composé de plusieurs séquences, les exons qui codent et les introns qui ne codent pas. L’ARN produit peut alors subir un épissage alternatif conduisant à produire plusieurs protéines à partir d’un même gène, en se débarrassant des introns et en combinant quelques exons dont les séquences sont mises bout à bout. Grosso modo, la nouvelle équation s’expose ainsi : « un gène + des régulations + l’épissage = une ou plusieurs protéines ».

Dans cette équation, le gène reste central. Mais la décennie 2010 risque bien de destituer le gène de son piédestal si l’on en croit quelques scientifiques qui ont introduit la « théorie du génome » (Henry Heng par exemple) en la raccordant à des interrogations sur l’évolution (voir le paragraphe sur la reproduction sexuée et plus loin) Indépendamment de ces hypothèses assez spéculatives, une équipe américaine vient de fournir des éléments empiriques permettant d’appuyer un nouveau paradigme en génétique. Ces travaux inédits ont été menés à l’Institut Wistar de Philadelphie, l’équivalent de notre Institut Pasteur. Selon Ramala Davuluri, qui a dirigé ces travaux, les résultats acquis imposent un « saut de paradigme » consistant à abandonner l’approche actuelle centrée sur le gène, au profit d’une nouvelle conception basée sur le gène isoforme. Ce dont il est question, c’est du flux d’informations génomiques se déroulant depuis l’information contenue dans l’ADN jusqu’aux protéines. Ce flux tend à s’éloigner de plus en plus de l’image d’une simple lecture de gènes fonctionnant à l’image de mots ou de phrases ou même de lignes de programme. On va le comprendre à la lumière des résultats fournis par Davuluri, lequel nous invite à remarquer que depuis le séquençage du génome humain juste après l’an 2000, le rôle central du gène n’a pas été remis en cause (S. Pal, R. Gupta, H. Kim, P. Wickramasinghe, V. Baubet, L. C. Showe, N. Dahmane, R. V. Davuluri. Alternative transcription exceeds alternative splicing in generating the transcriptome diversity of cerebellar development. Genome Research, 2011)

Les généticiens ne parlent plus de gènes, protéines, ARN, mais utilisent des notions plus globales subordonnées à une vision plus systémique de la cellule. Dans le noyau, il y a le génome, autrement dit, la totalité de l’information portée par l’ADN et ses milliards de paires de bases. Dans une cellule, ce qui compte, c’est le protéome, autrement dit, l’ensemble des protéines permettant à la cellule d’avoir une structure et une fonction bien définie. Toutes les cellules ont un même génome mais selon leur spécialité, elles diffèrent considérablement, étant pourvues d’un protéome spécifique. Il se passe donc une étape cruciale, c’est celle de la transcription. Seule une partie de l’information génique est exprimée dans une cellule, suite à la transcription en ARN’s. L’ensemble des ARN messagers transcrits constitue le transcriptome. Lequel est issu du génome pour former le protéome, après les processus d’épissage. Le passage du génome au transcriptome nécessite une enzyme particulière, une polymérase, qui doit reconnaître le lieu où elle doit commencer sa transcription. Ce lieu est désigné comme promoteur. Divers facteurs interviennent, notamment épigénétiques. Si bien que deux autres ensembles sont impliqués, le promotérome (ensemble des promoteurs) et l’épigénome (facteurs de régulation non génétiques, notamment les histones nucléaires).

La diversité et la spécificité du protéome repose, comme on le comprend, sur le transcriptome et l’ensemble des épissages conduisant vers les protéines, certaines étant définies comme isoformes, pour signaler leur parenté génétique. Cependant, les récentes découvertes ont dévoilé un mécanisme assez particulier de traitement de l’information génique. Un gène peut être à la base d’une série d’ARN transcrits alternativement. Ce qui signifie que des gènes peuvent être lus comme si l’appareil transcriptionnel s’autorisait une marge de manœuvre, une sorte d’interprétation, un peu à l’image d’un lecteur qui sauterait quelques phrases dans un texte ou bien commencerait un roman à partir du troisième chapitre. Ces phénomènes ont mis en évidence les isogènes, qui sont des gènes dérivés à partir de l’original, alors que la transcription est définie comme alternative. Davuluri et ses confrères mentionnent à cet égard deux exemples de transcription alternative, celui du gène TP73, conduisant à deux protéines isoformes, aux fonctions cellulaires opposées, et dont les proportions peuvent être liées à des pathologies. A l’inverse, les neuf transcrits alternatifs issus du gène BDNF produisent une seule et unique protéine. La nature semble bien étrange et parfois fantaisiste. Les études sur les isogènes sont devenues assez courantes. La transcription alternative est reconnue comme une source de diversité protéique. Des recherches sur la drosophile ont montré que des gènes de grande taille, contenant beaucoup d’exon, tendent à faire l’objet d’une transcription alternative, contrairement à des gènes de plus petite taille qui eux, sont transcrits plus conventionnellement.

Venons-en maintenant au résultat central de cette étude. Les chercheurs de l’Institut Wistar ont développé un arsenal analytique très sophistiqué, associant techniques de séquençage et analyses informatiques. L’objectif étant de mesurer quelle est la part des transcriptions alternatives dans la genèse de la diversité des protéines isoformes. Avant le dévoilement des résultats, on pouvait penser que l’épissage alternatif était la principale cause d’« isoformité » du protéome alternatif. Or, la surprise fut que la transcription alternative est extrêmement courante et même majoritaire dans les tissus étudiés (cervelet de souris en développement). D’où la conclusion des chercheurs sur la nécessité de revoir le paradigme central de la biologie moléculaire et de mettre en avant les isogènes. Autrement dit, si le livre du génome est important, toute aussi essentielle est la lecture alternative de ce génome, autrement dit, tout se passe comme le texte génétique était partiellement interprété, avec des séquences pouvant être lues ou ignorées. Il existe donc deux sources principales de diversité moléculaire, la transcription alternative et l’épissage alternatif. Dans le cervelet en développement, c’est la transcription alternative qui fournit le plus de diversité dans le protéome, comme l’ont montré Davuluri et ses collaborateurs. 

Le dogme classique n’est pas abandonné pour autant mais il est sensiblement modifié si bien que l’on peut résumer le flux des informations cellulaires depuis l’ADN de cette manière :

Génome + promotérome = isogénome

Isogénome + épigénome + transcription = transcriptome (alternatif)

Transcriptome + épissage + traduction + post-traduction = protéome.

Le flux d’informations génétiques emprunte ainsi un cours sinueux, avec de multiples étapes, interactions, régulation. Si bien que le schéma de développement et différenciation cellulaire ressemble de moins à moins à un programme de production de protéines, chacune issue d’une expression de gènes spécifiques. La transcription alternative introduit une interprétation du génome, ce qui impose de revoir le lien entre la sélection naturelle et l’ADN qui est sélectionné sans une espèce. Quel est le rôle de la transcription alternative ? Est-ce une subtilité plastique permettant à l’organisme de moduler son protéome en fonction des situations du milieu ? Cette question se pose puisque la théorie de l’évolution est l’un des deux cadres les plus importants pour comprendre la vie. De plus, les phénomènes de cancérisation pourraient être liés de près à ces processus de transcription alternative. Et pourquoi ne pas interpréter le cancer comme une réponse cellulaire dans un organisme conçu comme un milieu imprégné de diverses perturbations ? A méditer.


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42 réactions à cet article    


  • Lisa SION 2 Lisa SION 2 19 juillet 2011 10:05

    Le protéome génético rachidien est il parallèle ou antinexe au stéréotype cancérophile atténué des expérimentations sur les moustiques estivaux avec une bière sous serre véranda confinée ou bien en terrasse siel vô pli. Si la biochimie organo plastique sert d’exutoire polyformique comme base agencée d’un congratulat réunionnais au profit d’internes médocologues testant avec les infirmières diplômées des hôpitaux de Paris spécialisées dans les couvées ponctitutives de fin de nuit en internat mixte commissionnées et arrosées en liquide rachidien inférieur. A ce régime, heureux les simples d’esprits le royaume des cdieux leur appartient. n’est ce pas ?


    • Giordano Bruno 19 juillet 2011 15:54

      Et dans ce cas, lequel ?


    • Pierre JC Allard Pierre JC Allard 20 juillet 2011 02:54

      @ Linda Sion


       Comme je n’y connais rien moi non plus, mais que vous venez de prendre un brevet sur le 2è degré, je vais prendre une autre approche, celle du pavé irritant dans la mare. Si le texte génétique n"est pas invariant, mais qu’il est modulé par des facteurs qui dépendent du milieu ambiant, est-ce qu’il va falloir réhabiliter Lyssenko ?


      PJCA



    • thaumaetopea 25 juillet 2011 06:14

      Dans ce cas là, plutôt Mitchourine... quel bel homme !


    • Kalki Kalki 19 juillet 2011 10:21

      Vous connaissez les nanorobot ?

      maintenant en dessous de la taille d’une cellule ou du génome

      Et comment ne pas parler d’eugénisme et de sélection de groupe dans le monde de l’information

      et la réplication de la bétise

      jusqu’a ce que


      • Kalki Kalki 19 juillet 2011 10:27

        On est pas nos gènes

        Nous sommes des histoires qui se répétent sur un support


      • Traroth Traroth 19 juillet 2011 14:30

        Pour l’instant, les NEMS sont une fiction. Ça n’existe pas encore en dehors de quelques expériences de laboratoire.


      • Kalki Kalki 19 juillet 2011 15:01

        oui a qui le dis tu ?


      • Kalki Kalki 19 juillet 2011 15:02

        N’ai pas peur petit chou , ne vois rien venir surtout reste la tete dans le sable


      • Kalki Kalki 19 juillet 2011 15:06

        nanorobot

        moins de 5 ans ... quelques mois ? soit rien du tout sur l’échelle de l’humanité ou d’une vie


      • Traroth Traroth 19 juillet 2011 15:38

        C’est c’laaaa, oui...


      • NeverMore 19 juillet 2011 10:52

        C’ets bien sûr la prédominance de l’acquis qui est ici « démontré ». OUF !

         


        • slipenL’air 19 juillet 2011 11:01

          La science changerait donc de paradigme en paradigme dans une
          éternelle fuite vers l’infini.
          bon voyage à ces explorateurs et à bientôt pour un nouveau
          saute mouton.
           smiley


          • Muriel74 Muriel74 19 juillet 2011 11:27

            Et pourquoi ne pas interpréter le cancer comme une réponse cellulaire dans un organisme conçu comme un milieu imprégné de diverses perturbations ? c’est bizarre mais ça me rappelle une certaine théorie dont une des diverses perturbations serait un choc
            merci pour votre article
            http://www.onnouscachetout.com/themes/medecine/medecine-nouvelle.php


            • Deneb Deneb 20 juillet 2011 05:28

              Dr Hammer : attention, pseudo-médecine sectaire = tromperie. Il y a autant d’espèce de cancer qu’il y a de malades, on ne peut en guérir, on peut tout au plus le soigner et le faire reculer jusqu’à ce que l’on meure d’autre chose.


            • Muriel74 Muriel74 20 juillet 2011 09:33

              Je vous rejoins dans le cas de certains de ses adeptes
              mais il a émis l’hypothèse que la maladie n’est pas aléatoire et l’a vérifié, pourquoi ne pas tenir compte de ses recherches, au même titre que celles des scientifiques qui cherchent le contraire ?


            • Giordano Bruno 19 juillet 2011 12:09

              Le terme ’dogme’ est abusif.


              • Jean Umber 19 juillet 2011 12:15

                Cela ne remet-il pas en question la nature exogène de certains assemblages protéiques, tels que les virus ?


                • ottomatic 19 juillet 2011 14:35

                  C’est la démonstration même de la dangerosité des OGM fait par des gens qui se bassent sur des théories éronnées..


                  • non667 19 juillet 2011 14:49

                    à bernard
                    Cette question se pose puisque la théorie de l’évolution est l’un des deux cadres les plus importants pour comprendre la vie.
                    les savants actuels veulent réinventer le fil à couper le beurre dont les dieux programmeurs  ont déposé le brevet il y plus de 4 milliards d’années ! smiley smiley smiley smiley

                    pourquoi faire d’ailleurs ? smiley


                    • Oldcola Oldcola 19 juillet 2011 15:14

                      Je doute que « Tous les élèves de terminale connaissent le dogme central de la biologie moléculaire. » (souligné par OC)


                      En tout cas toi Bernard t’as du boulot : http://wp.me/p6M57-Hr smiley

                      • Traroth Traroth 19 juillet 2011 15:39

                        Plutôt étrange, cette idée toute faite qui voudrait que les théories scientifiques soient des dogmes...


                        • ottomatic 19 juillet 2011 16:15

                          Fréquentez plus de scientifiques... vous verrez que beaucoups ont un comportement religieux...


                        • Kalki Kalki 19 juillet 2011 16:36

                          sectaire, comme tout le monde comme des policier, ou comme des fonctionnaire ou des politiciens

                          il ne suffit pas de se dire supérieur pour l’etre, ou pour avoir RAISON

                          n’est ce pas ?


                        • Castel Castel 19 juillet 2011 19:40

                          C’est le propre de l’homme de créer des clubs où les gens se réunissent par idéologie. Quand on parle de science, on parle du vrai et du faux, le vrai ramène à l’autorité et l’autorité à notre propre égo. En d’autres termes, il y a une attitude sectaire qui existe très fortement dans le milieu scientifique, parce que beaucoup pensent être l’autorité compétente pour parler de ceci ou de cela, alors qu’ils sont souvent trop spécialisés pour avoir une vision globale du problème.

                          De plus, La pratique de la science aux Etats-Unis, en France ou dans d’autres pays du monde, ça n’a quasiment rien à voir. Il y a donc aussi un aspect culturel et sociétal évident à prendre en compte.


                        • aobc 19 juillet 2011 17:29

                          Merci beaucoup Mr. Dugué,
                          de m´avoir fait comprendre avec votre article un peu plus d´un domaine vital et interessant, dont je ne connais pas grande chose. Cordialement, aobc


                          • NICOPOL NICOPOL 19 juillet 2011 17:38

                            Ceci me semble une preuve indéniable qu’il existe un Dessein intelligent dans l’Univers smiley

                            Plus sérieusement, votre présentation est un peu forcée. Il ne s’agit pas là d’un « dogme » que l’on remet courageusement en cause (comme on a pu remettre en cause le fait que le Soleil tournait autour de la Terre, ou que l’homme avait été créé par Dieu...), mais d’une théorie scientifique (c’’est-à-dire, selon la définition de Popper, réfutable) qui évolue et se précise au fil des expériences et des découvertes, jusqu’à ce que peut-être, un jour, on la jette aux oubliettes de l’épistémologie...


                            • Giordano Bruno 19 juillet 2011 19:38

                              Attention tout de même : l’expression central dogma of molecular biology est de Francis Crick et non de notre scientifique incompris.



                            • Bourrel 19 juillet 2011 19:13

                              la science , c’est la recherche de la preuve de Dieu
                              vous en êtes où dans vos trouvailles, monsieur Dugué ?


                              • Tonton de La Baffeteuse 19 juillet 2011 19:46

                                C’est vachement gratifiant d’écrire des trucs intelligents ici ...

                                Faut vraiment la vocation

                                • Vipère Vipère 19 juillet 2011 19:50

                                  « Quel est le rôle de la transcription alternative ? »

                                  Le grand architecte donne du fil à retordre aux petits roseaux pensants ???


                                  • aobc 19 juillet 2011 20:39

                                    si on comprend pas on fait p.e. google.fr qui donne p.e ca comme reponse :
                                    Génome, ADN, ARN, protéines, ribosomes, le who’s who de la cellule 
                                    et on continu a partir de la ......... ou - ...............

                                     


                                    • Alexis_Barecq Alexis_Barecq 19 juillet 2011 21:58


                                      La vie, résultat d’une création scientifique...

                                      C’est Raël qui a raison.


                                      • Quitterie Turlac-Roth 20 juillet 2011 01:28

                                        Cette accumulation de galimatias me fait penser aux épicycles de l’orbite de Mercure. On en avait accumulé dix-neuf, si mes souvenirs sont bons, quand Képler est venu faire le ménage.


                                        • Richard Richard 20 juillet 2011 07:38

                                          Article « hard » mais très intéressant. Merci Monsieur Dugué !
                                          Question : quelle conséquence pour le domaine OGM ? n-ième confirmation du bricolage ou x-ième génération d’OGM en préparation ?


                                          • Voltaire Voltaire 20 juillet 2011 09:27

                                            Comme le souligne l’auteur dans le corps de son texte, et à l’inverse de ce que suggère son titre, le « dogme » central de la biologie moldéculaire n’est pas secoué, il est simplemement affiné.

                                            La surprise a été grande lorsque le séquençage complet du génome humain et de celui d’autres espèces de mammifères à révélé un nombre de gène finalement assez voisin de celui des organismes plus simples (autour de 30.000). Cette, relative, simplicité du génome et termes de gènes posait la question du lien entre gènes et complexité des espèces. Comme on pouvait s’y attendre, cette complexité provient de la multitude de facteurs régulateurs de cet assez petit nombre de gènes, qui permet une très grande souplesse dans la transcription du code, et donc une plus grande adaptabilité. Les principes fondamentaux ne sont donc pas remis en question mais complétés par la découverte de ces mécanismes plus fins de régulation, qui sont d’ailleurs nécessaires car un génome de très grande taille comporterait des désavantages physiques importants.

                                            Il faut noter qu’à l’autre échelle du vivant, les virus, qui ne disposent que d’une taille très réduite pour abriter leur matériel génétique, disposent aussi de mécanismes remarquablement astucieux pour valoriser la faible longueur de leur ARN ou de leur ADN, par de multiples chevauchements de gènes par exemple.


                                            • Tonton de La Baffeteuse 20 juillet 2011 09:44

                                              ouaip, sont pas si cons ces virus ...

                                              c’est ce que j’ai dit à raoul l’aut’ jour : faut se méfier

                                            • Raymond SAMUEL paconform 24 juillet 2011 10:08

                                              L’auteur,

                                              Merci. Voila du grain à moudre.

                                              Voudriez-vous être assez aimable pour m’adresser à un scientifique en sciences sociales (peut-être vous-même ?) susceptible d’être intéressé par ces découvertes.

                                              Parce qu’il est grand temps de faire avancer la connaissance en matière de construction du cerveau humain (dès la fécondation) et de donner de la matière (non idéologique ni culturelle), aux éducateurs (parents en premier lieu), aux soignants, aux décideurs etc...,de façon à permettre à un nombre suffisant d’enfants de parvenir à l’âge adulte en bonne santé psychique.
                                              Il est permis de dire qu’il s’agit de la survie de l’espèce humaine (des adultes en bonne santé psychique prendront inévitablement de meilleures décisions que des individus partiellement aliénés par leur environnement « éducatif »).

                                              Merci d’aider, au moins, à poser publiquement ce problème majeur.


                                              • Automates Intelligents (JP Baquiast) 24 juillet 2011 21:40

                                                Puis je rappeler à tous l’hypothèse autrement plus féconde dite de l’ontophylogenèse, développée par le généticien français Jean-jacques Kupiec. Mais comme il n’est pas américain, les médias scientifiques l’ignorent. Voyez
                                                http://www.automatesintelligents.com/interviews/2009/kupiec.htmlian,

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