Génétique

Le premier niveau est un contrôle de l’initiation de la transcription qui passe par un contrôle de l’état de condensation ou décondensation de l’ADN en agissant sur les protéines histones :

• des complexes de remodelage de la chromatine modifient les queues des histones, ce qui permet ou non de compacter l’ADN sous forme d’hétérochromatine ne pouvant être transcrit ou au contraire sous forme d’euchromatine.
  
  
• une remodelage local par modification des queues des histones (code histone), favorise ou non les interactions avec l’ADN. Ainsi, une méthylation favorise une inactivation du gène tandis qu’une acétylation ou une phosphorylation des histones favorise l’expression du gène.
  
  
• la méthylation de l’ADN au niveau d’ilots $\mathrm{CpG}$ entraîne une condensation de l’ADN et empêche sa transcription.

Des facteurs de transcription peuvent se fixer sur des séquences promotrices proximales ou distales et favoriser le recrutement d’$\mathrm{ARN}$ polymérases (séquences enhancers) ou au contraire empêcher sa fixation (séquences silencers). Ce sont de courtes séquences d’ADN, souvent palindromiques présentes dans de nombreuses régions régulatrices de gènes.

Contrôle post-transcriptionnel

Selon le type cellulaire, l’épissage d’un même gène peut varier, ce qui modifie les protéines produites et explique ainsi la diversité des protéomes cellulaires dans un même organisme (ex : le gène $\mathrm{CALC-1}$ qui code la calcitonine, hormone hypocalcémiante dans les cellules $\mathrm{c}$ de la thyroïde et pour le neuromédiateur PRCG dans les neurones nociceptifs). Cet épissage alternatif joue un rôle clé dans la diversité des phénotypes cellulaires d’un même organisme.

L’édition de l’$\mathrm{ARN_m}$ qui modifie certaines bases peut modifier le type de protéine produite et constitue aussi un point de contrôle (ex : l’apolipoprotéine $\mathrm{B100}$ permet la formation de $\mathrm{VLDL}$ alors que l’$\mathrm{ARN_m}$ édité produit l’apolipoprotéine $\mathrm{B48}$ à l’origine des chylomicrons).

De petits ARN interférents, complémentaires d’$\mathrm{ARN_m}$, peuvent se fixer et empêcher leur traduction ou induire leur dégradation par recrutement d’un complexe RISC.

Une fois la protéine synthétisée, des mécanismes post-traductionnels peuvent modifier l’activité de celle-ci ou sa quantité dans la cellule, par l’intermédiaire de modifications covalentes comme la phosphorylation et l’ubiquitination ou de manière non covalente avec des effecteurs allostériques par exemple.

Le génome eucaryote est formé d’un matériel nucléaire et d’un matériel extranucléaire présent dans les organites semi-autonomes comme les mitochondries et les chloroplastes.

Le génome nucléaire est composé de chromosomes linéaires plus ou moins condensé sous forme d’euchromatine ou d’hétérochromatine associée à des protéines histones. Ce génome contient quelques milliers à quelques dizaines de milliers de gènes, sous forme de séquences uniques ou moyennement répétées comme les gènes codant les histones ou les $\mathrm{ARN_r}$, et de nombreuses séquences très répétées, comme les microsatellites et les transposons. L’essentiel du génome nucléaire est formée de séquences non codantes, bien que l’essentiel semble être transcrit.

Ce morcèlement du génome se retrouve aussi dans l’organisation d’un gène : ce dernier est constitué d’un promoteur et de séquences régulatrices plusieurs kilobases en amont ou en aval de ce promoteur et d’une séquence transcrite contenant des régions $5’$ et $3’$ non traduites $\mathrm{5’UTR~et~3’UTR}$), ainsi que des introns, éliminés par épissage) et des exons.

Le génome extranucléaire est constitué de chromosomes circulaires avec essentiellement des séquences codantes uniques, sans introns. Ce génome compact est homologue aux chromosomes bactériens, ce qui est en faveur d’une origine endosymbiotique de ces organites. En outre, de nombreux transferts de gènes ont eu lieu du génome des organites vers le génome nucléaire.