Temps difficiles
Charles Dickens
Sélection naturelle et immortalité
Petit glossaire de génomique
Ce glossaire, qui recouvre en partie celui de La barque de Delphes, donne une vue limitée des termes et concepts importants pour comprendre les développements de la génétique moléculaire et de la biologie synthétique.
Les liens proposés permettent d'accéder à des informations plus développées et à jour. En raison de la dominance de l'anglais comme langue de la communication scientifique les aspects les plus techniques de ce qui est apporté à ce site s'y trouvent dans ses pages en anglais. Cela est particulièrement vrai pour tout ce qui concerne les liens entre le concept d'information et la biologie de synthèse.
Note. Les mots en italiques sont retrouvés comme entrées du glossaire. Certains sont aussi discutés dans notre Foire Aux Questions.
Acide aminé
Maillon élémentaire de l'architecture des protéines. Les traités
de biochimie reconnaissent vingt acides aminés, qui suffisent à
produire toutes les protéines des organismes vivants. Ils sont
représentés par les lettres de l'alphabet, sauf B, J, O, U, X et Z.
Les aminoacides portent à la fois un groupe chimique amino et un
groupe carboxyle. Ces groupes peuvent réagir ensemble, formant une
liaison covalente après avoir éliminé une molécule d'eau. Cela permet
la formation d'une chaîne d'acides aminés, appelée polypeptide
(oligopeptide lorsqu'il est court, c'est-à-dire plus court qu'environ
vingt résidus). Il y a quelques exceptions à cette universalité, et la
proline est un iminoacide (ou plus exactement une amine secondaire
cyclique) plutôt qu'un acide aminé. Chaque acide aminé (sauf la
glycine) possède deux isomères. Dix-neuf des acides aminés des
protéines sont faits d'un isomère particulier, noté L- (pour «
lévogure »). La proline, en réalité n'est pas un acide aminé mais
contient un atome d'azote lié à deux atomes de carbone. elle était
connue autrefois comme un imino-acide. Cette bizarrerie chimique a
imposé dans tout le monde vivant, un mode spécifique de traduction
pour les peptides contenant la proline. Il s'agit d'une contrainte
considérable pour les développements de la biologie synthétique.
ADN
Suite de désoxyribonucléotides (cf nucléotide) formant les
chromosomes. La chaîne est constituée par un groupe phosphate (un
atome de phosphore au centre d'un tétraèdre de quatre atomes
d'oxygène) formant une liaison appelée phosphodiester (—
C—O—(O)P(O)—O—C—) entre les désoxyriboses de deux nucléotides
successifs. L'arsenic ne peut pas
remplacer le phosphate dans cette chaîne. Cette suite, ou
séquence, peut-être identifiée au moyen de méthodes physico-chimiques
en constant développement
Algorithme
Description d'une méthode permettant derésoudre un problème en termes
d'opérations élémentaires et précises. Lorsqu'il est exprimé dans une
langue particulière, l'algorithme s'appelle un programme. Les
processus cellulaires pour faire des macromolécules sont
algorithmiques sous la forme “Begin, Do: [if Condition puis Action,
examen de Points de Contrôle, Repeat], End”
Allèle
Exemplaire particulier d'un gène,
présent dans une partie d'une population d'individus d'une même
espèce. Beaucoup des allèles d'un gène donné sont fonctionnellement
équivalents à un moment de l'histoire de l'organisme (et donc
invisibles, sauf au moment du séquençage du gène). Cependant le
devenir des différents allèles, même isofonctionnels, n'est pas le
même, car les contraintes sur la molécule d'ADN elle-même
dépendent de sa séquence.
Archébactérie (archées ou archéobactérie,
domaine Archaea)
Classe d'organismes procaryotes, vivant en général dans des
milieux extrêmes, et dont la parenté physico-chimique et génétique
avec les eubactéries (Bactéries, domaine Bacteria) est très
faible. C'est cet éloignement, ainsi que certains éléments de la
structure de leur membrane, qui les définit comme une classe à part,
l'un des trois grands règnes du vivant. Les archébactéries font partie
du domaine des Archées (Archaea).
ARN
Un acide ribonucléique est une macromolécule faite d'un enchaînement
de ribonucléotides enchaînés par une liaison phosphodiester (—
C—O—(O)P(O)—O—C—) formant les molécules transcrites à partir de l'ADN,
en particulier l'ARN messager qui permet de passer du texte d'un gène
à la protéine qu'il spécifie. Plusieurs ARN de séquence
spécifique (et apparentées d'un organisme à l'autre) forment le cœur
des ribosomes. Les ARN de transfert, construits chacun autour
d'un "anticodon" destiné à déchiffer les codons
correspondants de l'ARN messager, sont chargés par un acide aminé
spécifique de chacun de codons. Ce sont les adaptateurs qui
établissent la correspondance entre la séquence de chaque ARN
messager, et celle des acides aminés de la protéine qu'il spécifie
selon la loi du Code Génétique.
Comme dans l'ADN, les nucléotides sont constitués d'un groupe phosphate, d'un sucre et d'une base, reliés entre eux par des liaisons phosphodiester, mais dans l'ARN, le sucre est un ribose et les bases sont A, C, G et U.
Il y a différents types d'ARN :
Les molécules d'ARN ont parfois une activité catalytique comme celle des enzymes protéiques. Dans ce cas, ils sont appelés ribozymes.
Les virus peuvent avoir un génome entièrement constitué d'ARNAutomate
Modèle abstrait de machines permettant d'effectuer des calculs à
partir d'une entrée en parcourant une série d'états intermédiaires.
Lorsqu'un automate voit un symbole en entrée, il passe à un autre état
en fonction d'une instruction (donnée par une fonction de transition).
L'ordinateur à programme stocké et la cellule vivante sont deux
réalisations concrètes d'un automate
Bacteria
Un des trois domaines de la vie constitué de cellules dépourvues
de noyau (c’est-à-dire où le ou les chromosomes sont libres
dans le cytoplasme), avec une membrane avec des phospholipides
standard et fréquemment une ou deux membranes entourant le cytoplasme
et rigidifiées par un complexe d'acides aminés / sucres aminés formant
un sacculus (paroi, muréine). A l'heure actuelle, les trois domaines
de la vie sont définis par l'arbre phylogénétique de l'ARN constituant
la petite sous-unité du ribosome, la nanomachine fabriquant
les protéines, car cet arbre peut être divisé en trois ramifications
majeures (Archaea, Bacteria et Eukarya). D'autres nanomachines ont
évolué dans des arbres de structures différentes, suggérant qu'il n'y
a pas d'ancêtre unique de la vie telle que nous la connaissons
(contrairement à la vue "adamiste" commune )
Base
Elément chimique distinctif d'un nucléotide, formé d'un cycle
aromatique de carbone et d'azote. On distingue cinq bases principales
: A, G, C, T et U. Les trois premières sont communes à l'ADN et
à l'ARN. T est spécifique de l'ADN et U de l'ARN. Dans l'ADN
les bases sont regroupées par paires complémentaires, se faisant face
dans la double hélice (A avec T, G avec C, C avec G, et T avec A).
Comme les chromosomes sont formés d'une double hélice d'ADN on
parlera souvent, en décrivant leur séquence, de paires de bases. On
explique la présence de T dans l'ADN par le fait que le nucléotide C
est instable, et se transforme spontanément en U par désamidation. Les
mécanismes de correction des erreurs dans l'ADN ne pourraient pas
reconnaître si un U en face d'un G provient d'une erreur (A transformé
en G) ou d'une désamidation spontanée ou chimiquement induite (C
transformé en U).
Cénome
Les gènes formant le génome d'un organisme peuvent être divisées
en trois catégories. Le génome de base, ce qui permet la vie comme
nous la connaissons, couplant reproduction de la machinerie cellulaire
et réplication du programme génétique constitue un ensemble de gènes
persistants qui, quand on analyse la façon dont ils sont répartis dans
les génomes bactériens, sont compatibles avec un
scénario intéressant de l'origine de la vie. Cet ensemble de
gènes a été nommé le paléome. Il définit le système
d'exploitation des cellules d'une espèce donnée. Un autre ensemble de
gènes correspond à la vie en contexte (gestion des applications
exécutées par le système d'exploitation, le paléome). Une fois
identifiés dans les différentes souches d'une même espèce les gènes
permettant la vie en contexte forment une catégorie particulière,
appelée pour cette raison, le cénome (d'après biocénose, concept créé
par Karl Möbius en 1877 pour exprimer ce que nous appelons aujourd'hui
l'écosystème)
Chaperon moléculaire
Protéine auxiliaire d'une famille très variée dont les membres sont
impliqués dans le repliement correct de la chaîne des acides aminés de
la plupart des protéines.
Chloroplaste
Organite intracellulaire présent dans les feuilles des végétaux, et
responsable de la fixation du gaz carbonique de l'air, via la
production d'oxygène. Les chloroplastes dérivent de bactéries du type
des algues bleues ou cyanobactéries, vivant en symbiose avec des
cellules eucaryotes et qui ont dégénéré. Leur chromosome ne
comprend plus qu'un nombre restreint de gènes.
Chromosome
Le noyau de la cellule (chez les eucaryotes) ou la cellule
elle-même (chez les procaryotes) contient le matériel physique
de l'hérédité, sous la forme d'un ou de plusieurs chromosomes. Comme
leur nom grec l'indique (χρωμα, chroma, signifie "couleur"), ces
structures peuvent être colorées pour les rendre visibles au
microscope, et c'est ainsi qu'elles ont été découvertes bien avant que
leur fonction ne soit comprise. Un chromosome est constitué d'une
molécule d'ADN dont la séquence de bases constitue le génome de
l'organisme. La très longue molécule d'ADN est repliée de manière
compliquée et est associée à toutes sortes de protéines responsables
de sa compaction, de sa réplication et de sa transcription.
Code génétique
Règle de correspondance entre un triplet de ribonucléotides, ou
codon, et l'un des vingt acides aminés. De façon
quasi-universelle, il y a 61 codons, pour vingt acides aminés (le code
génétique est redondant, ou "dégénéré"). Trois triplets (UAA, UAG et
UGA) signifient la fin de la traduction, et un triplet (AUG) indique
son commencement. Une malheureuse et très mauvaise habitude fait
parler de "code génétique" à la place du génome, ou du programme
génétique d'une espèce ou d'un individu. Cela introduit une
grande confusion et interdit de comprendre les mécanismes de
l'hérédité.
Codon / Anticodon
Ensemble de trois nucléotides successifs. Les codons dans l'ARN
messager sont lus en phase avec le codon de démarrage et sont
reconnus par un triplet complémentaire de nucléotides (anticodon) d'un
ARN de transfert, qui porte l'acide aminé spécifique de ce
codon. Avec quatre nucléotides, les permutations de trois d'entre eux
permet de former 64 codons. 61 codent des acides aminés spécifiques,
en utilisant la règle du code génétique; le codon AUG code
l'acide aminé méthionine et est aussi un signal indiquant le début de
la traduction; et trois autres ((UAA, UAG et UGA) sont des codons
"stop" (fin de traduction), sans acide aminé correspondant
Coenzyme
Petite molécule associée à une enzyme permettant de spécifier
son rôle catalytique. Lorsque ces cofacteurs restent fixés à l'enzyme
de façon irréversible on parle de groupements prosthétiques
Correction de synthèse (proofreading)
Le bon fonctionnement de la synthèse protéique dépend de la capacité
du ribosome à décoder l’ARN messager avec une grande
fidélité. Lorsqu'un ribosome incorpore des acides aminés
à la manière d'un cliquet pour constituer l'enchaînement
polypeptidique, il sélectionne un acide aminé erroné une fois
sur 10 000. Il atteint ce faible taux d'erreur grâce à des protéines
spécifiques qui, agissant comme des démons
de Maxwell, testent (relisent le texte) si l'acide aminé
présenté au ribosome est le bon. Une famille de mécanismes
formellement analogues corrige la synthèse de l'ADN et sa
transcription en ARN
Cytoplasme
Le milieu intérieur à la cellule. Son organisation est souvent très
mal connue, surtout chez les bactéries
Enzyme
Une enzyme est un catalyseur spécifique à une réaction chimique
particulière. Les molécules présentes dans les cellules peuvent réagir
les unes avec les autres de différentes manières. Cependant, ces
réactions ne surviennent généralement pas spontanément ou ne se
produisent que très lentement en raison d'une contrainte chimique
particulière: la nécessité de surmonter une barrière énergétique
d'activation. Imaginez deux étangs, l'un plus haut que l'autre et
séparés par un barrage. Pour que l'eau coule de l'un à l'autre, le
niveau du barrage doit être abaissé. Le rôle d'une enzyme est à la
fois d'abaisser la barrière d'énergie d'activation et d'aligner les
molécules impliquées dans la réaction (les substrats) dans leurs
positions correctes pour fabriquer les nouveaux produits concernés.
Notez que les enzymes sont si spécifiques que deux substrats
identiques peuvent donner des produits différents, en fonction de la
nature de l'enzyme, car l'enzyme les aligne différemment les uns par
rapport aux autres. Le nom de la plupart des enzymes se termine en
-ase, (ex. ADN polymérase) mais certaines se terminent en -ine (par
exemple, la subtilisine)
Enzyme de restriction
Enzyme qui coupe l'ADN à des sites spécifiques (séquences spécifiques
de nucléotides) - par exemple l'enzyme EcoRI coupe après le G
dans la séquence GAATTC. Ces enzymes sont utilisées dans la
construction d'ADN recombinant. La carte de restriction d'un
chromosome est une carte physique qui montre la position des sites
reconnus par les enzymes de restriction. Lorsque plusieurs enzymes de
restriction sont utilisées ensemble, la séparation des fragments
résultants après restriction partielle peut permettre de reconstruire
la carte d'un génome. Depuis que nous avons un accès direct à la
séquence du génome, cette approche est devenue obsolète.
Eubactéries (Bactéries, domaine Bacteria)
Longtemps supposées se définir par l'absence de noyau, les eubactéries
sont désormais un règne à part, comprenant la plupart des bactéries
usuelles, qui se distingue aussi bien des archébactéries que des
eucaryotes. Les eubactéries sont désormais appelées Bactéries (du
domaine du même nom, Bacteria). On a longtemps pensé qu'une classe
particulière de bactéries, les Planctomycètes, possède ce que certains
ont interprété comme un noyau primitif. Il a été montré récemment
qu'il n'en est rien, mais que la membrane cytoplasmique se replie en
fait à l'intérieur de la cellule, formant en projection un semblant
d'enveloppe nucléaire
Eucaryotes (domaine
Eukarya)
Organisme vivant dont les cellules contiennent un noyau, et où sont
donc physiquement séparés les processus de réplication de l'ADN,
et de transcription de l'ARN, du processus de traduction de l'ARN
en protéines. L'un des trois domaines du vivant (Archées,
Bactéries et Eucaryotes). On a pensé pendant quelque temps que les
bactéries de la famille des Planctomycetes possédaient un noyau
primitif. C'est en fait une repliement compliqué de l'enveloppe
bactérienne, qui, en projection, donne cette impression
Exon / Intron
Les gènes des eucaryotes contiennent des sections
appelées exons et introns: les exons sont la partie de l'ADN
exprimée sous forme d'une section de protéine; les introns
sont des segments d'ADN qui interviennent entre les parties codantes.
Les introns sont transcrits avec les exons mais sont ensuite retirés
lors de la formation d'un ARN messager mature. Le rôle des
introns n'est pas bien compris, mais ils ne sont certainement pas des
"déchets". Ils ont certainement un rôle régulateur, un rôle dans la
précision du processus de réplication de l'ADN et peuvent jouer le
rôle de minuteries ou d'espaceurs
Gène
Le gène est l'atome fonctionnel de l'hérédité. Il définit un produit (ARN
ou protéine) et des éléments de contrôle, de chronologie et
d'architecture des chromosomes (nécessaire à la synthèse organisée de
son ou de ses produits). La définition du
gène a beaucoup varié au cours de l'histoire (la définition
initiale due aux travaux de Mendel était opérationnelle, elle ne
faisait pas référence à une structure physique). Il est souvent facile
de définir la partie codante d'un gène (c'est la portion du chromosome
qui code son produit, une protéine le plus souvent). Il est
beaucoup plus difficile d'en définir les bords. Il s'ensuit de
nombreuses discussions, souvent animées ou même violentes. Il ne
s'agit pas simplement de querelles d'experts, mais d'un problème
crucial, si l'on veut mettre en œuvre efficacement des bases de
données gérant les connaissances biologiques (il faut être précis pour
pouvoir manipuler des concepts à l'ordinateur)
Génome
L'ensemble des gènes d'un organisme au sens physique de son ADN
Génotype
L'ensemble des gènes d'un organisme par opposition à la façon
dont il s'exprime dans un individu, son phénotype
Isomère
Les molécules qui forment les organismes vivants sont composées
essentiellement de six atomes, azote (N), carbone (C), hydrogène (H),
oxygène (O), phosphore (P) et soufre (S). On peut donc en donner une
première caractérisation par le nombre des atomes de chaque type. Mais
ces atomes peuvent se combiner de diverses façons. Deux isomères sont
des composés qui ont la même composition chimique, mais une
organisation différente. Parmi les isomères il en existe qui se
ressemblent comme un objet et son image dans un miroir, ce sont des
stéréoisomères. C'est la découverte par Louis Pasteur que l'acide
tartrique isolé du vin était un isomére particulier différent du
mélange des deux isomères produits par la chimie en laboratoire qui
lui a fait découvrir un caractère original de la vie
Machine à états
Il existe une hiérarchie complète décrivant les machines à états. La
plus simple est une machine à états finis ou automate fini. Elle
possède un nombre fini d'états avec un état initial et des transitions
déclenchées par des conditions (entrées). Outre les états reflétant sa
situation actuelle, un automate fini ne dispose d'aucun mécanisme pour
se souvenir des opérations passées. En remontant l’échelle de la
hiérarchie, des machines à états plus sophistiquées sont construites
avec des moyens de stockage (mémoirisation) de plus en plus
développés. La machine de Turing représente le niveau hiérarchique le
plus élevé et n'a plus aucune restriction quant au nombre d'états. Les
informations traitées par un automate fini résident dans ses états et
ses entrées. Dans le cas d'une machine de Turing, les informations
sont aussi stockées sous forme de symboles sur la bande lue et
modifiée par la machine
Machine de Turing
Machine abstraite comportant une tête de lecture virtuelle capable de
lire et écrire des symboles structurés en mots (séquences) à partir
d'une bande infinie, en se concentrant sur un symbole à la fois. Un ribosome
traduisant les informations d'un ARN messager en une protéine
peut être décrit comme une machine de Turing, avec une similitude
physique frappante
Membrane
Structure formée d'une double couche de molécules dissymétriques (des
lipides — hydrophobes — associés à une tête hydrophile) et de protéines,
et qui sépare les différents compartiments de la cellule. La membrane
cytoplasmique sépare l'intérieur de l'extérieur de la cellule. Elle
peut être incluse dans une enveloppe plus complexe, où s'associent par
exemple des structures permettant de donner une forme rigide à la
cellule (en bâtonnet dans les bacilles par exemple)
Métabolisme
Somme dynamique de tous les changements physico-chimiques qui se
déroulent dans un organisme vivant. La plupart des réactions
impliquées sont le fruit de l'action d'enzymes. La mort arrête le
métabolisme. Il existe un état intermédiaire, qu'on peut appeler
dormance, où l'organisme suspend son activité vitale. Il ne peut alors
être défini comme vivant que lorsqu'elle reprend
Microbiote
Les plantes et les animaux établissent des interactions structurées
avec des communautés dynamiques de virus, de bactéries et de
champignons, collectivement nommées flore microbienne ou microbiote.
Cette relation symbiotique varie du commensal au mutualiste ou au
pathogène, en fonction de la composition du microbiote ou du statut
immunitaire de l'hôte. Chez les plantes le microbiote forme des
interactions d'épiphytes (sur la surface de la plante entière) ou
d'endophytes (au sein de la plante). La même situation existe chez les
animaux, où certains membres du microbiote forment des associations
endosymbiotiques
Mitochondrie
Organite intracellulaire présent dans la majorité des cellules eucaryotes,
et responsable de la gestion de l'énergie, via l'utilisation de
l'oxygène. Les mitochondries sont des bactéries symbiotiques qui ont
dégénéré (Paul Portier, Les Symbiotes, 1918), et ne
comprennent plus qu'un génome restreint à un petit nombre de
gènes. Les autres ont été transférés dans le noyau au cours de
l'évolution. Leur fonction essentielle, en fait, n’est pas la gestion
de l’énergie mais la synthèse de groupements prosthétiques fer-soufre,
indispensables à la catalyse de nombreuses enzymes
Noyau
Structure formée d'une enveloppe complexe qui retient les chromosomes
chez une partie des organismes vivants, les eucaryotes. Notons
qu'une famille particulière de Bactéries, les Planctomycetes ont un
noyau primitif
Nucléotide
Composant élémentaire des acides nucléiques, formé d'un sucre à cinq
atomes de carbone (ribose pour l'ARN et désoxyribose pour l'ADN),
d'un cycle composé de carbone et d'azote (encore appelé base) et d'un
à trois groupements phosphate. Le nombre de ces groupement définit la
richesse en énergie du nucléotide. Il y a quatre désoxyribonuléotides,
notés dA, dG, dC, dT et quatre ribonucléotides notés rA, rG, rC et rU.
On omet "d" et "r" quand il n'y a pas d'ambiguïté (le plus souvent).
Un suite de quelques nucléotides est appelée un oligonucléotide. Une
longue suite un polynucléotide. Une question
centrale de l'origine de la vie est celle posée par l'énigme de
l'orgine des nucléotides
Opéron
Chez les procaryotes, la transcription peut conduire
à la synthèse d'un ARN messager codant plusieurs protéines, et
pas seulement une seule comme c'est presque toujours le cas chez les eucaryotes.
Une unité de transcription de ce type, avec son système de
régulation, s'appelle un opéron
Organite
Les cellules eucaryotes contiennent des organites, structures visibles
au microscope optique et généralement faciles à isoler à l'aide de
moyens physico-chimiques appropriés (en particulier la
centrifugation). Les plus importants sont le noyau (qui
contient les chromosomes), les mitochondries (qui
contiennent un chromosome dont le génome ne code que
quelques gènes) et, dans les cellules végétales, les chloroplastes
(qui contiennent également un chromosome). Il existe de
nombreux autres types d'organites plus variés, dont les fonctions sont
moins universelles. Les ribosomes, très petits organites
constitués d'ARN et de protéines, et qui sont le site
de la traduction, sont reconnus depuis longtemps dans toutes
les cellules, pas seulement les eucaryotes. Les ribosomes
sont principalement visibles en microscopie électronique, car ils ont
un diamètre d'environ 20 nm (20 millionièmes de millimètre)
Paléome
Comme les fonctions ubiquistes ne sont pas nécessairement le résultat
de structures semblables, il n'y a pas de gène ubiquiste. Pourtant,
quand un gène code une fonction qui doit être présente partout, il a
tendance à être conservé dans la descendance de l'organisme qui
l'abrite. Cela signifie que certains gènes ont tendance à persister
dans un grand nombre de génomes. L'analyse de la persistance des gènes
a permis d'identifier deux grandes classes. Des gènes qui ne peuvent
pas être inactivés sans perte immédiate de la capacité de propager la
vie (ce qui correspond à la plupart des gènes de la machinerie de transcription
/ traduction / réplication) et des gènes qui semblent
être facultatifs, au moins durant plusieurs générations. La classe des
gènes persistants peut être organisée en un réseau qui récapitule les
caractéristiques générales d'un scénario de l'origine de la vie fondé
sur un métabolism à la surface de minéraux. Il a été nommé paléome
souligner cette observation
Phénotype
La manifestation explicite d'un génotype, dans un individu
donné. Le phénotype résulte du concours de tous les gènes de
l'individu. Il faut donc se garder, comme on le fait malheureusement
trop souvent, d'identifier le génotype au travers du
phénotype, ou encore de prédire le phénotype à partir de la
connaissance explicite d'un seul gène. Dans certains
environnements il arrive que le phénotype particulier associé à un programme
génétique donné ressemble à s'y méprendre à un phénotype
correspondant à un autre génome, une "phénocopie"
en quelque sorte. Cette absence de correspondance biunivoque génotype
/ phénotype est la source de la plupart des confusions à propos de
l'hérédité
Prion
Les maladies de la famille des encéphalopathies spongiformes («
maladie de la vache folle », par exemple) semblent être causées par un
agent infectieux « non conventionnel », une protéine appelée prion.
Tous les mammifères, et même des cellules beaucoup plus simples telles
que la levure de bière, possèdent une protéine appelée PrP (protéine
du prion). Il en existe deux formes, la forme non pathogène habituelle
et une forme anormale (le prion lui-même), qui a une forme différente
et qui s'aggrège facilement, formant des plaques qui détruisent les
cellules nerveuses. Cette forme anormale déclenche la conversion de la
forme normale de la protéine PrP en sa forme pathogène. Bien que le
mécanisme des derniers stades de la maladie semble bien compris, le
mécanisme de la contagion n’est pas clairement établi
Procaryote
Organisme vivant dépourvu de noyau. Réplication,
transcription et traduction se déroulent dans le même
compartiment cellulaire. Notons qu'une famille particulière de
Bactéries, les Planctomycetes ont un noyau primitif. Les bactéries et
les archées sont des procaryotes appartenant à deux domaines
différents de l'arbre de la vie (Bacteria et Archaea)
Protéine
Enchaînement d'acides aminés, par élimination d'une molécule
d'eau entre le résidu carboxylate (—COO-) et le résidu
amino (—NH3+) de chaque acide aminé, replié dans
l'espace. Un courte suite d'acides aminés ainsi enchaînés s'appelle un
peptide. Un polypeptide est une suite longue d'acides aminés. On peut
distinguer plusieurs niveaux d’architecture protéique. Les acides
aminés formant la chaîne polypeptidique constituent sa structure
primaire. Cette chaîne se replie alors, produisant un petit nombre
d'éléments de base différents: hélices, feuilles et spires. C'est la
structure secondaire de la protéine. Ces éléments se combinent pour
former une conformation tridimensionnelle, la structure tertiaire. Par
exemple, la protéine prion a deux structures tertiaires différentes,
avec des hélices et des feuilles différentes, dont l'une est normale
et fonctionnelle, l'autre toxique. Les protéines forment souvent des
complexes fonctionnels constitués de plusieurs chaînes polypeptidiques
individuelles, et le terme structure quaternaire décrit la forme
spatiale de ces structures composées de plusieurs chaînes. Les
protéines remplissent de nombreuses fonctions. En tant qu'enzymes,
elles sont avant tout des catalyseurs du métabolisme des petites
molécules et de celles impliquées dans la réplication, la transcription
et la traduction. Ils sont aussi responsables du transport des
métabolites. Bien sûr, en raison de leur forme, elles jouent un rôle
architectural essentiel, comme on peut le voir avec les protéines de
soie, celles des cheveux et des ongles. Elles jouent encore un rôle
crucial en tant qu'éléments de contrôle : ce sont normalement les
protéines qui déterminent si un certain gène doit être transcrit et
quand. Presque toutes les fonctions d'un organisme sont donc fondées
sur les protéines
Réplication
Duplication de la molécule d'ADN des chromosomes, par
application de la règle de correspondance A->T C->G G->C et
T->A entre les quatre nucléotides qui se font face dans les hélices
complémentaires formant le chromosome.
Réticulum endoplasmique
Réseau membranaire du cytoplasme de la cellule eucaryote,
généralement associé aux ribosomes en cours de traduction.
Ribosome
Organite cytoplasmique (ou présent dans les mitocondries et
les chloroplastes) formé des plusieurs ARN, et d'une
cinquantaine de protéines, et servant de filière pour l'ARN messager
matrice de la synthèse des protéines.
Traduction
Réécriture d'un ARN messager sous la forme d'une suite
d'acides aminés, les triplets successifs de l'ARN messager, ou
codons, à partir d'un triplet de démarrage (le plus souvent AUG) étant
mis en correspondance avec l'un des vingt acides aminés, selon la
règle du code génétique.
Transcription
Réécriture d'une portion de l'ADN des chromosomes en ARN
faisant correspondre les quatre désoxyribonucléotides aux
quatre ribonucléotides.
Transplantation (d'un génome)
Approche expérimentale où un nouveau programme génétique
synthétique remplace entièrement le programme génétique d'une cellule
bactérienne. Le fait que les cellules expriment facilement le
nouveau chromosome, dans le cas des bactéries du genre
Mycoplasma, montre que le programme génétique est séparé de la machine
cellulaire, comme dans un ordinateur. On a là par conséquent une
preuve supplémentaire du fait que la cellule se comporte comme une machine
de Turing. Comme dans un ordinateur, où un programme ne
fonctionne pas s'il n'est pas correctement reconnu par la machine, on
ne peut pas s'attendre à ce qu'une transplantation de génome aléatoire
soit toujours productive
Vecteurs, phages et plasmides
En génie génétique, un vecteur est une unité de réplication
autonome dans laquelle les chercheurs insèrent (clonent) des fragments
d’ADN pour les amplifier. Le vecteur est ensuite introduit dans une
cellule hôte (généralement E. coli, le colibacille, mais aussi la
levure de bière et d'autres organismes), où il se réplique avec l'ADN
cloné qu'il porte. Il existe deux principaux types de vecteurs. Il
peut s'agir de mini-chromosomes appelés plasmides, dont la plupart
sont des cercles à double brin d'ADN. Ceux-ci ne sont pas essentiels à
la vie de la cellule, mais ils lui confèrent des propriétés
particulières, comme la résistance à un antibiotique. Ces vecteurs
peuvent aussi être des virus, et quand ils infectent des bactéries,
ils sont appelés bactériophages, ou phages pour faire court. Il existe
deux types de phages : les phages virulents infectent leur hôte et se
multiplient jusqu’à ce qu’ils éclatent (lysent), ce qui les tue (il
s’agit d’un cycle lytique). Les phages tempérés ne tuent pas toujours
leur hôte, et beaucoup d'entre eux ont une méthode originale de
multiplication. Ils peuvent choisir d'agir comme des phages virulents
pendant un certain temps, déclencher un cycle lytique (et tuer leur
hôte), ou rester cachés dans leur hôte sous la forme d'un plasmide, ou
même en s'intégrant dans le chromosome de l'hôte sous la forme d'un
prophage (un cheval de Troie en quelque sorte). Dans ce cas, le cycle
lytique ne sera déclenché que si des événements particuliers
surviennent dans lesquels la survie du phage est primordiale. Par
exemple, si la survie de l'hôte est menacée par son environnement, le
cycle lytique est déclenché, permettant au virus de s'échapper au lieu
de mourir à l'état de prophage