Mon article sur la dopaminylation du 22 juin, m’a valu quelques demandes sur un exposé plus précis des expressions des brins d’ ADN. Je vais essayer de vous le décrire le plus simplement possible et je parlerai de « l’ADN silencieux »

            Le schéma ci dessous va décrire succinctement les mécanismes d’expression normaux des gènes, qui sont des séquences de nucléotides capable de s’exprimer, c’est à dire d’aboutir à la synthèse d’un ARN comme nous allons le décrire ci-après.

            Comme je vous l’ai déjà dit l’ADN humain est une chaine hélicoïdale qui mesure environ 1,80 m de long et elle doit tenir dans le noyau d’une cellule dont le diamètre est compris entre 10 et 100 microns. L’ADN est donc replié sur lui même et enroulé sur des « bobines » de protéines, qui sont appelées « histones ». Sur le schéma elles sont figurées en bleu et le brin d’ADN enroulé en jaune. Sur cet enroulement les gènes de l’ADN ne sont pas accessibles et il ne peut pas y avoir d’expression des gènes.
             Pour que les gènes puissent d’exprimer, il faut que, sur la longueur d’ ADN du gène, l’ADN soit déroulé, pour avoir accès à la succession des bases qui représentent le génome. (A,C,G,T) : les nucléotides. Sur l’ADN les bases qui forment lrd barreaux de l’échelle sont toujours appariées : C avec G, A avec T - dans l’ARN, la Thymine T est remplacée par l’Uracyle U.

           Nous allons d’abord examiner le cas 1 du schéma, qui est le cas le plus courant dans les cellules, où on va créer un ARN messager, qui va ensuite migrer dans la cellule pour aboutir, dans les ribosomes, à la synthèse d’acides aminés, puis de protéines.
          Pour qu’il y ait expression des gènes, plusieurs intervenants sont nécessaires.
          Il va falloir couper certains brins et surtout recopier la succession des bases. Pour ce faire, interviennent des « ARN-polymérases », qui dont des enzymes capables de reconnaitre chaque base et de synthétiser la base réciproque correspondante (C pour G, G pour C, A pour T et U pour A s’il s’agit d’un ARN.
          Sur la figure ci-dessous, on a représenté la synthèse d’une séquence comprise entre les deux traits verts.

            Mais il faut justement indiquer à l’ARN-polymérase où elle doit commencer et où elle doit finir. Un facteur de transcription est une protéine qui va se fixer sur l’ADN avant le gène à transcrire (on l’appelle alors « promoteur de transcription » et qui va donc indiquer à l’ARN-polymérase où elle doit commencer son travail et la guider jusqu’à la fin. Il existe un  promoteur spécifique pour tout ARN messager et donc fabriquer ensuite la plupart des protéines nécessaires à la vie des cellules, suivant leurs fonctions dans notre corps.

          Examinons le cas n° 2 : le processus est le même, mais l’expression du gène concerne , non pas un ARN messager, mais un petit ARN, beaucoup plus court, aux multiples fonctions : ils codent en particulier dans les ribosomes la synthèse des acides aminés puis des protéines, à partir des AEN messagers.

          Voyons maintenant le cas n°3 : il s’agit non plus d’un gène qui va coder le production d’un ARN, mais d’une simple séquence dite « régulatrice » ou « amplificatrice ». 
           C’est une courte séquence de nucléotides qui peut fixer des protéines pour stimuler la transcription d'un gène. Un gène peut posséder plusieurs amplificateurs qui sont généralement situés assez loin du gène (jusqu'à 100 000 nucléotides). Cependant le repliement de l'ADN dans le noyau leur permet une proximité physique.
           Certains de ces régulateurs sont au contraire des répresseurs qui empêchent l’expression d’un gène.
        En outre, ces régulateurs peuvent diriger des protéines, qui vont modifier la séquence d’ADN en acétylant ou désacétylant la chaine en certains endroits (mise en place ou enlèvement d’un groupement CH3).

         Je voudrais dire, maintenant que l’on a une idée de la façon dont fonctionnent les zones actives de l’ADN, quelques mots, sur « l’ADN silencieux ».
         Seuls quelques % de l'ADN (environ 1,5%) servent ainsi, environ 21 000 gènes : c’est ce que l'on appelle la "partie codante" de l'ADN; le reste de l'ADN semblait ne servir à rien et on l'appelait "l'ADN silencieux" ou même, plus irrévérencieusement "l'ADN poubelle".
           Au total l'ADN humain contient environ 3,2 milliards de nucléotides.

           Une étude mondiale, mais surtout américaine, « Encode » a essayé , depuis 2003, de chercher à quoi servait cet ADN silencieux, en déterminant dans cette succession, quelles sont les séquences correspondant à des gènes qui peuvent s'exprimer, et quelles sont celles qui pourraient avoir aussi d'autres fonctions et localiser ces séquences.
           Ces chercheurs ont traqué toutes les relations entre les brins d'ADN et les protéines, ainsi que les modifications de structure et les activités chimiques déclenchées.
           La conclusion est étonnante : 80% environ de notre ADN a une activité biochimique !
            En particulier ils ont collecté tous les fragments d'ARN et ont synthétisé les séquences correspondantes d'ADN, dont ils ont ensuite déterminé la succession de base, ce qui a permis de localiser le fragment dans l'ADN complet.
           Ils ont ainsi constaté que 62% de l'ADN était transcrit en ARN et seulement 5,5% provenait de la partie codante (et donc 94,5% de la partie non codante).
          Dans cette partie non codante, on connaissait déjà des séquences qui donnaient lieu à des ARN particuliers, qui permettent de "lire" les ARN messagers et les ARN de transfert qui servent de connecteurs pour fabriquer les acides aminés.
         Mais ils ont surtout trouvé une multitude d'ARN qui n'ont encore aucun rôle identifié aujourd’hui.
         Ils ont déterminé que les séquences régulatrices constituaient 8,1 % de l'ensemble de IADN, beaucoup plus que ce que l'on pensait.

         Mais un énorme travail reste à faire : seulement 10 % des séquences actives d'ADN non codant possèdent actuellement un rôle biologique connu : la répression ou l'amplification de l'expression de tel ou tel gène.
        On ne sait pas à quoi servent les 90% restant de ces séquences, pourtant actives biochimiquement. Sans doute y a t'il certaines qui sont redondantes, voire inutiles.

          D'un point de vue médical, aucune modification découverte sur ces portions d'ADN non codantes ne s'est encore révélée être à l'origine d'une maladie létale, contrairement à certaines mutations identifiées à l'intérieur des gènes codants.

            Par contre, 80% des mutations identifiées jusqu'à présent comme liées au développement de maladies multifactorielles (diabète, obésité, maladies cardio-vasculaires,etc.) se trouvent sur ces séquences non codantes étudiées par Encode.

 L’ADN ne nous a révélé pour l’instant que peu de ses secrets.