Transcription - mécanismes régulateurs

Considérant que le génome de chaque cellule porte le plan directeur complet pour former un nouvel organisme, il faut que l'expression des gènes soit strictement régulée pour permettre la différenciation et l'adaptations aux conditions externes de chaque cellule individuelle. Une partie importante de cette régulation se fait au niveau de la transcription des gènes. Des mécanismes à effet négatif et positif seront brièvement évoqués ici, mais il faut garder à l'esprit le fait que la plupart des gènes sont soumis à une régulation bien plus complexe.

L'exemple classique d'une boucle régulatrice est celle de l'opéron lac, étudié dans les années 60 par Jacob, Monod et leur collègues. En l'absence de lactose, un répresseur se lie à une séquence d'ADN appelée l'opérateur, et empêche ainsi la transcription de tout l'opéron, qui contient les gènes nécessaires à l'utilisation du lactose comme source d'énergie. Le lactose, quand il pénètre la cellule, se lie directement au répresseur, dont il empêche la liaison à l'opérateur. L'opéron peut donc être transcrit, et le mRNA qui en résulte être traduit en protéines.

Mécanisme de régulation de l'opéron lac

Un mode de régulation très fréquent chez les eucaryotes implique des séquences à une certaine distance du promoteur, les "enhancers", qui sont reconnus par des protéines régulatrices (facteurs de transcription) dans certaines conditions mais pas dans d'autres. La reconnaissance peut dépendre de la migration du facteur vers le noyau, de son association avec une autre protéine, ou de modifications de sa structure (phosphorylation, glycosylation etc.) La liaison du facteur de transcription sur le "enhancer" provoque un changement de structure de l'ADN, et le recrutement d'autres facteurs menant finalement à l'assemblage d'un complexe d'initiation actif.

Activation de la transcription par action à distance

Les éléments régulateurs de la transcription peuvent se trouver à de multiples endroits par rapport au promoteur du gène. Chez les mammifères, on a trouvé des "enhancers" entre -50'000 et +50'000 nt par rapport au promoteur, souvent en synergie avec des éléments plus proches. Chez la levure, qui a un génome plus compact, ils sont normalement plus proches. Chez les bactéries, les éléments régulateurs se trouvent presque toujours à moins de 100 nt du promoteur.

Eléments régulateurs chez les mammifères et les levures.
TATA box: élément caractéristique du promoteur
UAS: équivalent du "enhancer" chez la levure.