Chapitre 3 — L’expression du patrimoine génétique · Topic 1 : De l’ADN à la protéine · Leçon 1.2
🎯 Objectifs pédagogiques
À la fin de cette leçon, tu sauras :
- définir la traduction et la distinguer de la transcription ;
- expliquer ce qu’est un codon et utiliser la table du code génétique ;
- décrire les propriétés du code génétique : universel et dégénéré ;
- expliquer le rôle des ribosomes dans la synthèse protéique ;
- construire un argument scientifique à partir de la table du code génétique.
🧭 Plan de la leçon
- De l’ARNm à la protéine : vue d’ensemble
- Le code génétique : codons et acides aminés
- Les propriétés du code génétique
- Le déroulement de la traduction
- Argument scientifique : lire la table du code génétique
1. De l’ARNm à la protéine : vue d’ensemble
L’ARNm sorti du noyau atteint le cytoplasme, où des machines moléculaires appelées ribosomes le lisent et fabriquent une chaîne d’acides aminés : c’est la traduction. Cette chaîne se replie ensuite en une protéine fonctionnelle, capable d’agir dans la cellule.
Traduction = lecture de la séquence de l’ARNm par un ribosome → assemblage d’une séquence d’acides aminés → protéine.
Elle se déroule dans le cytoplasme, sur les ribosomes (libres ou fixés au réticulum endoplasmique rugueux).
2. Le code génétique : codons et acides aminés
L’ARNm est lu par groupes de 3 bases consécutives appelés codons. Chaque codon correspond à un acide aminé (ou à un signal de début/fin de traduction). L’ensemble de ces correspondances constitue le code génétique.
| Codon ARNm | Acide aminé (ou signal) | Remarque |
|---|---|---|
| AUG | Méthionine (Met) | Codon d’initiation — commence toutes les protéines |
| UAA, UAG, UGA | — (aucun acide aminé) | Codons stop — arrêtent la synthèse |
| UUU, UUC | Phénylalanine (Phe) | Exemple de dégénérescence : 2 codons pour un AA |
| GGU, GGC, GGA, GGG | Glycine (Gly) | Exemple de dégénérescence : 4 codons pour un AA |
Il y a 4³ = 64 codons possibles pour seulement 20 acides aminés. Plusieurs codons codent donc souvent le même acide aminé.
3. Les propriétés du code génétique
Le code génétique possède deux propriétés fondamentales :
1. Universel : le même codon code le même acide aminé chez tous les êtres vivants — une bactérie, un champignon, un végétal, un humain. Cette universalité est la preuve d’une origine commune à toute vie sur Terre. Elle permet aussi de fabriquer des protéines humaines dans des bactéries (biotechnologies : insuline, vaccins).
2. Dégénéré : plusieurs codons différents peuvent coder le même acide aminé. Par exemple, UCU, UCC, UCA, UCG, AGU et AGC codent tous la sérine. Cette redondance protège contre certaines mutations : si une mutation modifie la troisième base d’un codon, l’acide aminé produit peut rester identique (mutation silencieuse).
Universel ≠ dégénéré.
Universel = le même code pour tous les êtres vivants.
Dégénéré = plusieurs codons pour un même acide aminé (dans ce code universel).
Les deux propriétés s’appliquent simultanément au même code génétique.
4. Le déroulement de la traduction
La traduction se déroule en trois étapes :
- Initiation : le ribosome reconnaît le codon AUG (méthionine) sur l’ARNm et commence la lecture. La protéine débutera donc toujours par une méthionine (parfois retirée ensuite).
- Élongation : le ribosome avance codon par codon le long de l’ARNm. À chaque codon, il ajoute l’acide aminé correspondant à la chaîne en cours de fabrication. La chaîne s’allonge acide aminé par acide aminé.
- Terminaison : le ribosome rencontre un codon stop (UAA, UAG ou UGA). Aucun acide aminé n’est ajouté — la synthèse s’arrête et la chaîne polypeptidique est libérée. Elle se replie alors en une protéine fonctionnelle.
Plusieurs ribosomes peuvent lire simultanément le même ARNm, formant ce qu’on appelle un polysome. Une cellule très active peut ainsi produire des centaines de copies d’une protéine à partir d’un seul ARNm en quelques minutes. C’est un autre mécanisme d’amplification du signal génétique, en plus de la transcription multiple vue dans la leçon 1.1.
5. Argument scientifique : lire la table du code génétique
Question : La séquence ARNm 5′-AUG-UUC-AAA-GGA-UAA-3′ code-t-elle une protéine commençant par Met-Phe-Lys-Gly et s’arrêtant au 5e codon ?
Données : En utilisant la table du code génétique : AUG = Méthionine (Met, codon d’initiation) ; UUC = Phénylalanine (Phe) ; AAA = Lysine (Lys) ; GGA = Glycine (Gly) ; UAA = codon stop (arrêt). La séquence contient 5 codons, dont le premier est AUG et le dernier est UAA.
Conclusion : Oui — cette séquence ARNm code bien une protéine de 4 acides aminés : Met-Phe-Lys-Gly. La traduction commence au codon AUG et s’arrête au codon stop UAA. On peut lire directement la séquence protéique depuis la séquence ARNm en utilisant la table du code génétique.
« En lisant la séquence ARNm 5′-AUG-UUC-AAA-GGA-UAA-3′ avec la table du code génétique, on obtient : AUG=Met (initiation), UUC=Phe, AAA=Lys, GGA=Gly, UAA=stop. Cette séquence code donc une protéine de 4 acides aminés : Met-Phe-Lys-Gly. La traduction permet de « décoder » directement une séquence ARNm en séquence protéique grâce au code génétique universel. »
🧠 À retenir absolument
- Traduction = lecture de l’ARNm par un ribosome → chaîne d’acides aminés → protéine. Dans le cytoplasme.
- Codon = triplet de bases de l’ARNm codant un acide aminé. 64 codons pour 20 acides aminés.
- Codon d’initiation : AUG (méthionine). Codons stop : UAA, UAG, UGA.
- Code génétique : universel (commun à tous les êtres vivants) et dégénéré (plusieurs codons pour un même acide aminé).
- La séquence de la protéine est directement lisible à partir de la séquence ARNm grâce à la table du code génétique.
❓ Questions fréquentes
Pourquoi dit-on que le code génétique est « dégénéré » ?
Le mot « dégénéré » ne veut pas dire altéré ou défectueux — il signifie en biologie que plusieurs éléments correspondent au même résultat. Il y a 64 codons pour seulement 20 acides aminés, donc en moyenne 3 codons par acide aminé. Cette redondance est utile : une mutation silencieuse (changement de la 3e base d’un codon) ne modifie souvent pas l’acide aminé codé, protégeant ainsi la protéine finale.
Toutes les protéines commencent-elles par une méthionine ?
Oui — la traduction démarre toujours au codon AUG (méthionine). Mais dans de nombreuses protéines, cette méthionine initiale est ensuite retirée par des enzymes après la synthèse. La protéine mature peut donc commencer par un autre acide aminé. En TP ou en DS, si on te donne une séquence ARNm, tu commences toujours la lecture au premier AUG rencontré.
Qu’est-ce qui « traduit » concrètement le codon en acide aminé ?
C’est le ribosome qui orchestre l’opération, en lisant les codons de l’ARNm. Des molécules appelées ARN de transfert (ARNt) apportent chaque acide aminé — mais les ARNt sont hors programme en Première. Ce qu’il faut retenir : le ribosome lit le codon, et l’acide aminé correspondant est ajouté à la chaîne. La table du code génétique te donne la correspondance directement.
Pourquoi l’universalité du code génétique est-elle importante en biotechnologie ?
Parce qu’elle permet d’introduire un gène humain dans une bactérie et que la bactérie fabrique la protéine humaine correcte. C’est ainsi qu’on produit l’insuline humaine depuis 1982 : le gène humain de l’insuline est inséré dans des bactéries (E. coli) ou des levures, qui le transcrivent et le traduisent exactement comme une cellule humaine le ferait. Sans universalité du code, cette technologie serait impossible.
Comment une mutation peut-elle créer une protéine non fonctionnelle ?
Trois types de mutations ont des effets différents sur la protéine : (1) mutation silencieuse → même acide aminé (code dégénéré), protéine inchangée ; (2) mutation faux-sens → acide aminé différent, protéine potentiellement non fonctionnelle (ex. : drépanocytose) ; (3) mutation non-sens → création d’un codon stop prématuré → protéine tronquée, souvent non fonctionnelle. La gravité dépend de la position de la mutation et de l’importance de l’acide aminé modifié.