Virus, Viroïdes, plasmides ...

Posted by alpheccar - Feb 11 2005 at 22:40 CEST

Je vous propose un voyage rapide dans le monde mystérieux et merveilleux de la génétique au cours duquel nous verrons qu'il existe bien d'autres entités que les virus : viroïdes, satellites, plasmides et transposons.

l'ADN

L'ADN est la molécule d'Acide DésoxyriboNucléique qui contient nos gènes. Cette molécule est constitué d'un échafaudage construit avec du phosphore et de la désoxyribose - une forme de sucre. Sur cet échafaudage, on trouve des bases : Adénine (A), Thymine (T), Guanine (G), Cytosine (C) qui se succèdent comme les 4 lettres d'un étrange alphabet.

Ces lettres ont une particularité : la complémentarité. Le A s'associe avec le T comme deux pièces de Lego s'emboîtant l'une dans l'autre. De la même manière, le G et le C vont ensemble. Dans la réalité, il y a possibilité de liaison chimique A-T et G-C. Ces liaisons sont faibles et peuvent être cassées très facilement ce qui permet de déconnecter les deux pièces.

Grâce à cette complémentarité, chaque brin d'ADN est associé à un brin complémentaire qui s'emboîte dans le premier. Les deux brins s'enroulent dans l'espace selon une double hélice.

Cet ADN ne sort pas du noyau de la cellule qui est une véritable forteresse. Lorsqu'il doit être utilisé, comme par exemple quand un gène doit être traduit, une copie doit être faite. Les deux brins d'ADN se séparent alors localement, et des protéines spéciales, appelées enzymes, comment à recopier un des brins en cherchant "simplement" les pièces complémentaires qui peuvent s'emboîter, reconstruisant ainsi un brin complémentaire.

Ce brin complémentaire, sauf lorsque la cellule se reproduit et qu'il y a effectivement copie d'ADN, est en fait de l'ARN. C'est une molécule très proche à base de ribose et utilisant la base Uracyle (U) à la place de la Thymine. Et U, de même que T, est complémentaire de A.

Cet ARN sort du noyau cellulaire pour être interprété et traduit en protéine.

La synthèse protéique

Les protéines sont les constituants de la structure cellulaire mais aussi, et on les appelle alors enzymes, des catalyseurs chimiques. Dans une cellule, des milliers de réactions chimiques sont, d'un point de vue thermodynamique, possibles. Mais d'un point de vue cinétique, elles sont extrêmement lentes comme si elles étaient figées à l'échelle de la durée de vie de la cellule. Lorsqu'un catalyseur est présent, la vitesse de réaction est très fortement augmenté et tout se passe comme si la réaction était allumée. Ainsi, les enzymes contrôlent véritablement le fonctionnement de la cellule.

Comment l'ARN est-il traduit en protéine ? Cet ARN qui sort du noyau est appelé ARN-m comme ARN messager. Il rencontre des entités appelée ribosomes. Ces ribosomes vont "lire" les bases de l'ARN trois-par-trois. Ils vont essayer de trouver l'acide aminé correspondant à chaque groupe, chaque mot de 3 lettres. Pour cela, ils utilisent des ARN-t qui flottent dans la cellule. Ces ARN-t (ou de transfert) vont s'associer au mot par complémentarité. Et comme chaque type d'ARN-t est attaché à l'acide aminé correspondant, ces ARN-t fournissent véritablement le dictionnaire permettant de décoder l'ARN.

Voyons cela sur un exemple et imaginons que le mot à décoder soit UUU qui correspond à l'acide aminé phénylalanine. Le ribosome va tenter de l'associer avec AUU : ça ne marche pas. Puis il va tenter de l'associer à AAA : ça fonctionne car c'est bien le complémentaire. Le ribosome prend alors l'acide aminé attaché à ce AAA (via l'ARN-t) et l'ajoute à la protéine en cours de construction.

On passe ainsi d'un morceau d'ARN (structure primaire), à une succession d'acide aminés (structure secondaire). Mais ce qui fait les propriétés de la protéine c'est comment cette succession d'acides va se replier dans l'espace : la structure tertiaire qui dépend non seulement de la séquence d'acide aminés mais aussi de nombreux autres facteurs comme la composition chimique du milieux etc... notez que dans ces mots de 3 lettres, les codons, certains ne sont pas associés à des acides aminés mais servent de signes de ponctuation.

Il y a une dernière question : comment la cellule décide quelle partie de l'ADN doit-être traduite ? Grande question toujours non résolue. Ce qu'on sait c'est que les gènes sont des parties de l'ADN qui codent des protéines. Ces gènes peuvent même en coder plusieurs selon qu'ils sont lu dans un sens ou dans l'autre ou selon qu'on lit tout le gène ou seulement des parties. Mais, il faut bien savoir que ces gènes ne représentent que 3% de l'ADN chez l'homme ! A quoi servent les 97% ? Mystère et pour les biologistes cela ne servirait à rien et ils appellent cela : junk DNA. Permettez-moi d'être sceptique...

Je ne peux m'empêcher de vous parler d'une dernière chose. La cellule a besoin d'énergie. Cette énergie est produite à partir d'un certain type de sucre grâce à des entités appelées mitochondries ou chloroplastes (chez les plantes). Ces entités font partie de la cellule mais ... elles ont leur propre code génétique, leur propre ADN, leurs propres ribosomes ! Ce code génétique est certes proche mais il est quand même différent et non compatible avec celui de la cellule. Lorsqu'il y a reproduction sexuée, le génome du père et de la mère se mélangent mais l'enfant reçoit le génome de la mitochondrie maternelle dans sa totalité et sans changement ! Ainsi, tous, nous avons le même génome mitochondriale que notre mère.

Virus

Un virus c'est des molécules d'ADN ou ARN protégées par un coque de protéines. Contrairement à une cellule, il n'y a aucun mécanisme de traduction de cet ADN/ARN en protéine, aucun mécanisme de production d'énergie ... rien. Un Virus n'est pas quelque chose de vivant. Un Virus doit donc utiliser les mécanismes de traduction de la cellule pour créer des copies de lui-même. En général, lorsqu'il prend le contrôle de ces mécanismes, il se crée tant de copies que la cellule finit par exploser. Mais avant cela, le virus doit pouvoir entrer dans la cellule et les stratagèmes sont parfois très subtiles.

Virus à ADN

Un Virus a ADN contient en général une seule molécule d'ADN linéaire ou circulaire. Il y a 5 familles de virus à ADN connues qui peuvent affecter l'homme. La taille de leur ADN peut varier de 5000 bases à 360000 à comparer avec les 5 milliards de bases dans l'ADN humain ! Ces virus peuvent être à double brins ou à simple brin. La plupart sont à double brins.

Virus à ARN

En général constitué d'une molécule linéaire ou circulaire d'ARN. Mais certains virus contiennent des douzaines de molécules. Il y a 13 familles connues qui peuvent toucher l'Homme. La taille varie de 1700 à 60000 bases.

Le plus petit virus à ARN est l'agent hépatique delta. C'est une boucle de 1700 bases mais qui ne peut se reproduire que si la cellule est déjà infectée par le virus de hépatite B !

Il y a trois types de virus ARN : à double brins, à sens positif ou à sens négatif. Les virus à ARN à sens positif peut-être décodés directement par les ribosomes. Le virus à ARN négatif ne peut être interprété directement par les ribosomes. Mais, sa coque protéique transporte aussi des enzymes capables de transformer ce négatif en quelque chose de lisible par les ribosomes. Le virus à double brins a un brin positif et un négatif.

Virus à transcriptase inverse

Il y en a de deux genres : à ARN (retrovirus) et à ADN . La transcriptase inverse est une enzyme particulière qui permet à l'ARN d'être converti en ADN et inséré dans l'ADN de la cellule infectée ! C'est utile en génie génétique pour modifier l'ADN des cellules mais c'est aussi ce qui rend le traitement du SIDA si difficile.

Certain de ces retrovirus, dit endogènes, peuvent, en restant inactifs, passer de génération en génération. On estime que 1% de notre génome provient de retrovirus endogènes. Notons que certains de ces virus peuvent êtres bénéfiques à leur hôte !

Les virus ADN à transcriptase inverse fonctionnent de façon un peu différente : une fois qu'ils ont infecté la cellule et que de l'ARN-m a été synthétisé, la transcriptase sert à le convertir en nouvel ADN qui servira lors de la confection des nouveaux virus. Il y a peu de virus de ce genre et la plupart sont des parents du virus de l'hépatite B.

Viroïdes

C'est un agent pathogène constitué d'une très petite molécule d'ARN sans enveloppe protectrice protéique. Il n'y a qu'une boucle à un brin d'ARN d'en général de 250 à 375 bases. La plupart causent des maladies chez les plantes.

Satellites

Le satellite est un agent infectieux dont la reproduction dépend d'une coinfection par un autre virus : le virus aide. Il y a plusieurs types de satellites:

Virus satellites

Ce virus contient le code génétique pour son enveloppe protéique

Acides nucléiques satellites

Ils n'encodent pas d'enveloppe protéique. Ils se cachent dans l'enveloppe de leur virus aide.

Plasmides

C'est une petite molécule d'ADN qui peut s'autorépliquer et qui n'est pas essentielle à la survie de son hôte. Elles peuvent varier de 4350 à 240000 bases. La plupart des plasmides limitent le nombre de copies d'elles-mêmes dans une cellule. Ce nombre pouvant varier de 1 à 40. De nombreuses plasmides sont "conjugative". Elles peuvent se transférer d'une cellule à une autre.

Les plasmides artificielles sont très utiles en génie génétique

Transposons

Ce sont des séquences d'ADN qui peuvent bouger d'une place à une autre dans la molécule d'ADN. Elles peuvent se servir d'un ARN intermédiaire et on les appelle alors retrotransposons. Les transposons peuvent aussi passer d'une espèce à une autre mais les mécanismes de cette transmission horizontale sont très mal connus.

Ainsi, comme vous pouvez le voir, les choses sont très complexes, la frontière entre le vivant et le non vivant floue.

Et si vous voulez en savoir plus, je vous conseille Subcellular Life Forms dont je me suis largement inspiré.

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