Et si l’ADN non-codant était plus important que prévu ?
De l’ADN non-codant sous-estimé ? L’ADN des organismes se compose souvent de millions, voire milliards de paires de bases. Seulement, dans la plupart des cas, très peu de ces informations permettent réellement de coder des protéines.
C’est aussi le cas chez l’humain, où parmi les trois milliards de paires de bases existantes, seulement 2% permettent de coder des protéines. Le reste, qu’on appelle ADN non-codant, a longtemps été considéré comme inutile. Pourtant, une équipe de chercheurs de l’Université de Tel Aviv vient de publier d’autres conclusions dans la revue The Royal Society.
ADN non-codant, ADN codant… quelles différences ?
L’ADN est une molécule universelle. Elle se trouve chez tous les êtres vivants et forme les chromosomes. Cette macromolécule se compose des quatre fameuses lettres A, T, G et C, appelées communément les bases azotées. C’est pour cela que l’on estime souvent la taille du génome en « paires de bases ».
Chez quasiment tous les êtres vivants, l’ADN se divise en partie codante et non-codante. Cette dernière étant bien souvent majoritaire. On a longtemps appelé l’ADN non-codant « ADN poubelle » ou « ADN satellite ». Il s’agit de l’ensemble des séquences du génome qui ne finissent pas par être traduites en protéines. Pour autant, actuellement, ses fonctions biologiques sont encore mal connues, voire même sous-estimées.
Malgré tout, les chercheurs ont découvert quelques-uns de ses rôles. Certaines régions non-codantes jouent ainsi un rôle dans la régulation de la transcription. C’est l’étape de création des ARN messagers par copie de l’un des brins d’ADN. D’autres séquences vont permettre l’organisation et la maintenance du génome.
Il y a plusieurs types d’ADN non-codant. Il peut notamment s’agir de séquences répétées, soit en tandem (ADN satellite, mini satellite ou microsatellite) ou isolées. Ces dernières sont alors des transposons ou des rétrovirus. Des introns peuvent aussi interrompre des séquences codantes.
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Un regain d’intérêt pour les introns
En 1977, deux scientifiques ont découvert, de manière indépendante, ces fameux introns. Ces derniers se dispersent au sein de notre génome, cependant certains peuvent aussi interrompre les séquences codantes. Pour cette découverte, Richard Roberts et Phil Sharp ont reçu un prix Nobel.
Ces introns se trouvent surtout dans les génomes complexes, comme ceux des humains, mais n’embarrassent pas les séquences des bactéries. Lorsqu’ils coupent les séquences codantes, ils rajoutent donc du travail au processus de traduction. Il s’agit du mécanisme permettant d’obtenir des protéines à partir de l’ARN messager, lui-même obtenu à partir de l’ADN.
Quand un intron s’intercale dans une séquence codant pour une protéine, il est également traduit. Ce qui oblige donc les cellules à mettre en place des processus assez lourds pour supprimer ces informations non-pertinentes qui rendent les protéines inactives. Et cela, en permanence ! Pour vous faire une idée, imaginez que chaque jour il vous faille supprimer des milliers de mots absurdes afin de lire et de comprendre une phrase.
Cela donne donc l’impression d’une vaste perte de temps pour les êtres vivants, hors procaryotes. De plus, le nombre d’intrants diffère en fonction des espèces. Ainsi, les humains ont près de 140 000 introns, tandis que les rats en ont plutôt 33 000, quant à la levure, elle en possède à peine 300.
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Les introns pourraient protéger les séquences codantes contre des mutations qui induiraient des délétions.
Pourquoi cet ADN non codant est-il toujours présent ?
Au vu du temps perdu qu’engendre le traitement de cet ADN non-codant, on peut se demander pourquoi l’évolution n’a pas fini par l’éliminer ?
Tout d’abord, les scientifiques émettent l’hypothèse que la suppression de morceaux d’ADN, même « inutiles » autour des séquences codantes, pourrait probablement nuire à la survie de l’animal, car cela pourrait aussi conduire à la suppression des mauvaises séquences.
Finalement, autour de ces régions codantes (au niveau de « frontières »), l’ADN « indésirable » pourrait même les protéger. Il agirait alors comme une sorte de tampon, en protégeant les séquences codantes de mutations qui pourraient gravement les affecter.
Pour voir cette hypothèse en action, les scientifiques ont ainsi créé un modèle mathématique. Ce modèle, qu’on appelle « la sélection induite par les frontières » explique deux choses. Tout d’abord la raison de la longueur des introns. Plus ils sont longs, plus les séquences d’ADN dans lesquelles ils s’insèrent subissent une pression de délétion et de mutation importante. Avoir de longs introns permet donc de les protéger.
Cette interprétation expliquerait aussi pourquoi il y a de si grandes différences dans le nombre d’introns par espèces : toutes ne sont pas soumises à la même pression mutationnelle.
Il est peut-être temps de revoir l’appellation d’ADN non-codant. C’est peut-être tout simplement notre connaissance qui est incomplète et cet ADN possèderait des fonctions que nous ne comprenons pas encore. De nouvelles fonctions à cet ADN émergent de plus en plus. Ce qui était donc une « poubelle » pourrait bien être une sorte de trésor génétique…
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Question : Les jumeaux ont-ils le même ADN ?
Les jumeaux identiques sont fertilisés à partir du même œuf, ils ont donc les mêmes gènes. Ils partagent le même ADN, mais ils ne sont pas forcément identique. En effet, au moment où le zygote se divise en deux embryons, l’ADN commence immédiatement à diverger pour chacun d’eux. La différence d’ADN n’est pas détectée dans les tests ordinaires, mais si le génome complet des deux jumeaux est testé, on constate de nets différences. L’ADN de chaque personne diffère invariablement, même pour les jumeaux. Autre exemple similaire : les empreintes digitales sur une paire jumelle identique diffèrent également.
Note:
Un intron est une portion d'un gène qui est transcrite en ARN, au sein d'un ARN précurseur, et qui est ensuite éliminée par un processus d'excision programmé et qu'on ne retrouve donc pas dans l'ARN mature. On trouve principalement des introns dans les gènes codant des protéines, où ils sont présents dans l'ARN pré-messager et excisés dans l'ARNm mature1. Les introns sont donc des régions non codantes. On trouve aussi des introns dans des gènes codant des ARN non codants comme les ARN ribosomiques ou les ARN de transfert.
Un élément transposable, appelé aussi transposon ou gène sauteur1 est une séquence d'ADN capable de se déplacer de manière autonome dans un génome, par un mécanisme appelé transposition. Cette transposition est rendue possible sous l'effet d'une enzyme, la transposase. Cette transposase coupe la chaîne d'ADN, qui est ensuite réparée. Le déplacement qui en résulte peut être simple (sans réplication du transposon) ou réplicative2. Mais il ne s'agit pas d'un réplicon et ne peut donc pas se multiplier de manière autonome[réf. nécessaire]. Présents chez tous les organismes vivants, les éléments transposables sont un des constituants les plus importants des génomes eucaryotes3. Ces séquences d'ADN mobiles constituent une part de ce qu'on appelle les séquences répétées dispersées et sont considérées comme des moteurs puissants de l'évolution et de la biodiversité.
Les Retroviridae (rétrovirus) sont une famille de virus qui regroupe les sous-familles suivantes : Orthoretrovirinae (en) et Spumaretrovirinae (en). Ce sont des virus à ARN monocaténaire de polarité positive infectant les vertébrés. Ils se distinguent notamment par la présence d'une enzyme virale : la transcriptase inverse (TI, ou encore RT pour reverse transcriptase), qui rétrotranscrit leur génome d'ARN en ADN pour être intégré par la suite dans le génome de la cellule hôte. La TI a la particularité de commettre relativement facilement des erreurs, ce qui fait que certains rétrovirus ont une grande variabilité génétique. Les Retroviridae disposent d'un fort pouvoir oncogène.
REF.: https://www.science-et-vie.com/corps-et-sante/adn-non-codant-mutations-protection-genome-proteine-genetique-introns-102868.html
https://fr.wikipedia.org/
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