L’épigénétique en images , livre ebook

CATH ENNIS & OLIVER PUGHDans la même collection :
La théorie des jeux, 2018, ISBN : 978-2-7598-2168-6
Newton en images, 2017, ISBN : 978-2-7598-2097-9
La consciences en images, 2017, ISBN : 978-2-7598-1766-5
La philosophie des sciences en images, 2017, ISBN : 978-2-7598-2096-2
La linguistique en images, 2017, ISBN : 978-2-7598-1768-9
Les fractales en images, 2016, ISBN : 978-2-7598-1769-6
Les statistiques en images, 2016, ISBN : 978-2-7598-1770-2
L'infni en images : 978-2-7598-1771-9
Stephen Hawking en images, 2016, ISBN : 978-2-7598-1966-9
L'intelligence artifcielle en images, 2015, ISBN : 978-2-7598-1772-6
Les mathématiques en images : 978-2-7598-1737-5
La génétique en images, 2015, ISBN : 978-2-7598-1767-2
La logique en images : 978-2-7598-1748-1
La relativité en images, 2015, ISBN : 978-2-7598-1728-3
Le temps en images, 2014, ISBN : 978-2-7598-1228-8
La théorie quantique en images, 2014, ISBN : 978-2-7598-1229-5
La physique des particules en images : 978-2-7598-1230-1
La psychologie en images, 2014, ISBN : 978-2-7598-1231-8
Translation from the English language edition of:
"Epigenetics: a graphic guide", © Cath Ennis & Oliver Pugh
Traduction : Alan Rodney - Relecture : Gaëlle Courty
Imprimé en France par Présence Graphique, 37260 Monts
Mise en page de l’édition française : studiowakeup.com
ISBN (papier) : 978-2-7598-2169-3
ISBN (ebook) : 978-2-7598-2245-4
Tous droits de traduction, d’adaptation et de reproduction par tous procédés, réservés pour tous pays. La loi
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et d’autre part, que les analyses et les courtes citations dans un but d’exemple et d’illustration, « toute
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ercause est illicite » (alinéa 1 de l’article 40). Cette représentation ou reproduction, par quelque procédé
que ce soit, constituerait donc une contrefaçon sanctionnée par les articles 425 et suivants du code pénal.
© EDP Sciences, 2018
2Gènes, ARN et protéines
L’épigénétique est la manière dont les gènes* hérités de nos parents
sont contrôlés et comment ils interagissent avec notre environnement :
comment nos gènes font que nous sommes ce que nous sommes.
« Épi- » signife sur, ou en plus ; l’épigénétique est l’étude de la
manière dont des facteurs additionnels interagissent avec les gènes
afn de commander les processus qui font que nos cellules* et notre
corps fonctionnent.
Les scientifques connaissent certains de ces facteurs depuis des
décennies, mais ce n’est que très récemment qu’ils ont commencé
à tout assembler pour amorcer une explication de certaines lacunes
dans nos connaissances de la génétique. De la manière dont les
embryons se développent jusqu’à la manière dont les espèces évoluent,
de la recherche menée en laboratoire jusqu’au développement de
médicaments, l’épigénétique est en passe de devenir un sujet brûlant
d’actualité !
Comprendre l’épigénétique – comment
nos gènes interagissent avec notre
environnement et avec d’autres facteurs
– est primordial pour comprendre
de nombreux aspects de la biologie.
* Les mots suivis d’un astérisque
sont défnis dans le glossaire.
3Pour comprendre l’épigénétique, nous devons commencer par connaître
la génétique de base.
Les gènes sont constitués d’acide désoxyribonucléique (ADN)*. L’ADN
consiste en de longues chaînes composées de quatre molécules*,
appelées les bases* : A, C, G et T. C’est l’ordre, ou séquence, de ces
bases le long de la chaîne qui établit et détermine notre code génétique.
Deux longues chaînes d’ADN s’enroulent autour l’une de l’autre pour
former la fameuse structure en double hélice. Les bases d’un brin
établissent des connexions avec les bases de l’autre brin ; ces paires
connectées sont les « échelons » dans la structure en échelle torsadée
de l’hélice. A est toujours connectée à T et C toujours connectée à G.
Les connexions entre les bases qui
s’apparient, ou « complémentaires »,
entre les brins opposés
d’ADN maintiennent la structure
de la double hélice.
4Instructions
capitales
La première étape dans la traduction des instructions codées par
l’ADN s’appelle la transcription*. Une portion de l’hélice s’ouvre
et les bases d’un des brins s’associent aux nouvelles molécules
bases (« complémentaires ») correspondantes. Les nouvelles bases
s’assemblent en un brin d’acide ribonucléique (ARN)*. L’ARN est
semblable à l’ADN mais ses brins, courts et simples, sont moins stables
et plus mobiles que ceux de la longue double hélice d’ADN.
Certains types d'ARN peuvent s'extraire par de minuscules trous dans
la membrane qui entoure le noyau cellulaire*. L'ADN est trop gros pour
passer à travers, aussi ces molécules d'ARN agissent comme des
messages codés des gènes au reste de la cellule.
Rembobinage Débobinage
de l’ADN de l’ADN
Bases
ARN
Le code de l’ADN est copié,
ou « transcrit », en un brin
d’ARN, qui transmet le message
au reste de la cellule.
5Certains ARN qui quittent le noyau sont appelés ARN messagers
(ARNm)*. Les ARNm sont des copies de ces segments d’ADN qui
codent pour de grandes molécules appelées protéines*.
Les protéines sont extrêmement importantes. Il en existe des milliers de
types différents, chacune avec une fonction spécifque. De nombreuses
protéines aident à contrôler les réactions chimiques qui maintiennent
nos cellules en vie et en bonne santé. Par exemple, les protéines sont
nécessaires pour ouvrir la double hélice d’ADN et relier les bases
individuelles entre elles en des brins d’ARN pendant la transcription.
D’autres protéines sont impliquées dans la digestion de la nourriture,
la lutte contre les infections, le transport de l'oxygène dans le corps
et d'autres fonctions très variées.
Eh, cellule du pancréas,
mon gène-patron
a besoin que tu lui
fabriques plus d’insuline !
6Trp
Chaîne d’acides aminés
Pro Ala ANRt entrant qui se fxe
à l’acide aminé
ARNt ARNt
ARNmessager
Codon

Le processus par lequel des séquences d’ARNm sont converties en
protéines s’appelle la traduction*.
Chaque unité à trois bases – appelée « codon »* – d’ARNm se
connecte à un brin d’ARN de transfert (ARNt)* qui possède trois
bases complémentaires à une extrémité. L’autre extrémité est liée à
une molécule appelée acide aminé*. Il existe différents types d’acides
aminés et chaque type ne peut s’associer qu’à des ARNt correspondant
à des codons spécifques.
Tout comme les bases sont les éléments constitutifs de l’ADN et de
l’ARN, les acides aminés sont les éléments constitutifs des protéines.
Puisque les ARNt se lient aux codons correspondants le long d’un brin
d’ARNm, leurs acides aminés se lient dans le même ordre.
CCC, je te présente proline. Proline voici CCC.
7
Phe
ARNt
ARNtLa séquence d’acides aminés de chaque protéine est spécifée par
la séquence de codons dans l’ARNm correspondant, lequel est
apparié à son tour à la séquence de bases dans l’ADN. Cette relation
très spécifque entre un codon d’ARNm et sa molécule d’ARNt
correspondante, qui est associée exclusivement à un seul acide aminé,
est essentielle pour que la séquence codée d’ADN puisse être convertie
en protéines.
La séquence d’acides aminés dans une protéine détermine la fonction
de cette dernière. Comme nous l’avons vu précédemment, les fonctions
des protéines sont essentielles pour la vie. C’est pour cette raison que
l’ADN est si important – il contient toutes les instructions nécessaires au
bon fonctionnement de nos cellules et de notre corps.
Je combats les infections !
Je fabrique des ARNm !
Je contrôle le tout !
8Chromosomes, nucléosomes et chromatine
Notre séquence complète d’ADN est appelé génome*. Tous les
êtres humains possèdent des génomes extrêmement proches, bien
que chacun d’entre nous ait une version légèrement différente de la
séquence. Presque toutes les cellules de votre corps possèdent leur
propre copie de votre séquence unique du génome humain.
Le génome humain se compose de 23 segments appelés
chromosomes*. Les chromosomes se présentent par paire : nous
héritons chacun d’un chromosome de chaque paire de notre mère et
l’autre de notre père. Le chromosome humain le plus long contient
environ 2 600 gènes codant pour des protéines, le plus court seulement
140 gènes. Les gènes sont séparés par des portions d’ADN qui ne
codent pas pour des protéines.
Il y a deux brins d’ADN par
double hélice, et une double
hélice par chromosome. Il y
a 23 chromosomes provenant
de chaque parent, soit
46 chromosomes par cellule.
Cela signifie qu’il y a 92 brins
d’ADN dans chaque cellule !
9Il y a environ 21 000 gènes codant pour des protéines dans le génome
humain, qui contient 3 milliards de bases individuelles (A, C, G et T).
Mis bout à bout, les segments d’ADN contenus dans une seule cellule
feraient environ 1,8 mètre. L’ADN doit être enroulé, replié et compacté
afn de tenir dans le noyau d’une minuscule cellule.
La double hélice s’enroule tout d’abord autour d’un groupe de huit
petites protéines appelées histones*, qui se lient très fortement à l’ADN.
Chaque unité individuelle de huit protéines histones plus l’ADN forment
un nucléosome*. Assemblés le long d’un brin d’ADN, les nucléosomes
ressemblent à des perles sur un collier.
Chaque perle de nucléosome se
compose de 8 protéines histones –
2 de chacun des 4 différents types
d’histones – et de 146 bases d’ADN.
10Quatre types de protéines histones composent les perles de
nucléosome. Un cinquième type de protéines histones se fxe à
l’élément de liaison d’ADN entre les nucléosomes, mais aussi aux
histones qui se trouvent à l’intérieur de chaque nucléosome voisin.
Ce sont ces connexions qui compactent les « perles sur le collier »
pour former un brin plus épais. D’autres protéines, appelées protéines
d’échafau