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REGULATION DE LA TRANSCRIPTION version 2017.pptx

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  1. 1. REGULATION DE L’EXPRESSION DES GENES
  2. 2. OBJECTIFS 1- Comprendre que l’expression des gènes peut être régulée à des niveaux différents 2- Décrire les niveaux de régulation 3- Connaitre les mécanismes précis de ces régulations
  3. 3. PLAN I-Introduction II- Contrôle au niveau du site promoteur 1. Le Promoteur 2. Les séquences régulatrices III- Chromatine et accessibilité à L’ADN IV-Régulation post transcriptionnel V-Transduction du signal
  4. 4. 1.Pourquoi il y a régulation de l’expression des gènes? 2.Qu’est-ce-que la REGULATION GENETIQUE ? 3.Niveaux de régulation I. Introduction 4
  5. 5. 5 Pour répondre aux conditions changeantes de l’environnement immédiat La question posée dans ce chapitre est celle du choix des portions du génome devant être exprimées à un moment donné dans un environnement donné. 1.Pourquoi il y a régulation de l’expression des gènes?
  6. 6. 6 =Un moyen pour la cellule de développer des mécanismes qui lui permettent de réprimer les gènes qui codent pour des protéines inutiles et de les activer au moment où ils deviennent nécessaires 2. Qu’est-ce-que la REGULATION GENETIQUE ? Deux modes de régulation de l’expression d’un gène cible par une molécule régulatrice : 1- d’une façon positive : l’interaction déclenche la transcription du gène 2- d’une façon négative : l’interaction empêche la transcription du gène
  7. 7. 7 3.Niveaux de régulation
  8. 8. 8 Quelques définitions Facteur de transcription: protéine de régulation transcriptionnelle. Activateur: protéine qui stimule l’initiation de la transcription favorise l’expression d’un gène. Répresseur : protéine qui inhibe la transcription et empêche l’expression d’un gène. Opérateur : site cible de la protéine répresseur (souvent proche du site d’initiation de la transcription)
  9. 9. 9 Gène de structure : code une protéine structurale, une enzyme ou une protéine régulatrice. Gène de régulation : code une protéine impliquée dans la régulation d’expression d’autre gène. Quelques définitions…
  10. 10. II-Contrôle au niveau du Promoteur • Le Promoteur: Séquences d’ADN nécessaires à la fixation de l’ARN polymérase sur la matrice et à l’exécution de la réaction d’initiation. 10
  11. 11. • la séquence du promoteur est très importante Des études de comparaison de séquences de différents promoteurs ont été réalisées afin d’identifier leurs caractéristiques nécessaires à leur reconnaissance par l’ARN polymérase 11
  12. 12. Ces études ont retrouvé des séquences : –variant peu d’un promoteur à l’autre –présentes dans pratiquement tous les promoteurs Ces séquences sont dites conservées (faibles variations) A partir de ces études, des séquences consensus (séquences types) ont été retenues 12
  13. 13. • Séquence consensus (appelées aussi boîte) : succession de bases pour laquelle l’homologie est maximale pour différents promoteurs (pour chaque position, c’est la base la plus fréquemment retrouvée qui a été retenue) 13
  14. 14. • Il y a quatre séquences conservées chez E. coli • – –Le point de départ --La séquence située en -10 • –La séquence –35 • –La distance entre les séquences –10 et -35 14
  15. 15. 15
  16. 16. • La séquence –10 : la séquence consensus ou boîte TATAAT ou TATAAT box • –Juste en amont du point de départ (environ 10 pb en amont) • –Région de 6 pb • –Présente dans la plupart des promoteurs 16
  17. 17. • La séquence –35 : • –35 pb en amont du point de départ Région de 6 pb • –Séquence consensus : TTGACA 17
  18. 18. • La distance entre les sites –35 et - 10 • –Varie de 16 à 19 pb • –Sa séquence n’a aucun rôle mais sa longueur est primordiale 18
  19. 19. • La distance entre les sites –35 et - 10 • –Longueur permet de maintenir une distance appropriée entre région –10 et région –35 pour se conformer à la géométrie de l’ARN polymérase 19
  20. 20. 20
  21. 21. 21 La régulation en trans : les facteurs transcriptionnels Très nombreux Contiennent : –Un domaine de fixation à l’ADN: différents types –Un domaine d’activation de la transcription= domaine de liaison à d’autres protéines (ARN polymérase,..)
  22. 22. 22 La régulation en trans :  Rôle ++++ de la disposition relative dans l’espace des différentes protéines (plus importante que leur distance relative par rapport au promoteur)  Rôle de la structure dans l’espace et des interactions protéines-protéines dans la régulation
  23. 23. 23 La Régulation en cis Séquences régulatrices Les gènes des eucaryotes possèdent des séquences régulatrices, souvent présentes en amont du promoteur de ces gènes.
  24. 24. 24 On appelle le motif d'ADN régulé un cis-régulateur, le facteur de transcription se fixant spécifiquement au cisrégulateur de manière à l'activer ou à l'inhiber un trans-régulateur.
  25. 25. 25 Les cis-régulateurs sont des séquences de 6 à 15 nucléotides, pouvant être placées en amont, entre, ou dans les introns de la séquence codante. .
  26. 26. 26 Les trans-régulateurs reconnaissent ces séquences et activent ou inhibent leur expression. Ces protéines possèdent - un domaine de fixation sur l'ADN, - un domaine d'action ( répression ou activation ) - et souvent un domaine d'interaction avec d'autres ligands
  27. 27. 27 Le domaine de fixation est souvent constitué des structures suivantes :  Hélice boucle-hélice,  fermeture à Leucine,  doigts de Zinc.
  28. 28. 28
  29. 29. 29 III-Chromatine et accessibilité de l'ADN L'ADN peut exister sous forme lâche appelée euchromatine, ou sous forme compactée:l'hétérochromatine. Sous cette dernière forme, les gènes ne sont pas accessibles aux polymérases.
  30. 30. 30
  31. 31. 31 1) Position des gènes le long du chromosome Certaines parties du chromosomes sont plus condensées que d'autres. Ainsi en plaçant un chromosome près d'un télomère, on observe que le gène est inexprimé. En effet, les télomères sont des régions condensées.
  32. 32. 32 Au cours du développement, en changeant les régions qui sont condensées,la cellule contrôle quels gènes sont exprimés, et permet la croissance normale de l'organisme.
  33. 33. 33 Ex : les chromosomes polyténiques sont des chromosomes géants qui, observés au microscope, laissent apparaître des bandes claires et des bandes sombres. Ces bandes correspondent en fait à des alternances entre régions condensées et décondensées
  34. 34. 34
  35. 35. 35 2) Remaniement de la chromatine En jouant sur la manière dont l'ADN est enroulé autour des nucléosomes, l'expression des gènes est régulée.
  36. 36. 36
  37. 37. 37 3) Modification des histones Les histones peuvent être méthylés, acétylés et /ou phosphorylés. Cela modifie l'expression de l'ADN au niveau de ces histones.
  38. 38. 38 4) Méthylation des bases L'ADN peut être méthylé au niveau des bases, notamment les répétitions de G et C. La méthylation des bases est reconnue par des enzymes et déclenche la condensation de l'ADN, et conduit donc à l'inactivation des gènes.
  39. 39. 39 GCGCGCGCGCGCGC CGCGCGCGCGCGCG la méthylation est conservée au cours des divisions cellulaires ADN condensé inaccessible
  40. 40. 40 IV- Régulation post-transcriptionnelle A. Contrôle de la maturation des ARNm Des protéines peuvent se lier au transcrit primaire afin de modifier l'épissage des introns. En effet, elles peuvent activer ou inhiber la coupure de certains introns.
  41. 41. 41 B. Contrôle de la traduction La traduction d'un ARNm commence à partir du premier codon AUG rencontré. Cependant un ribosome peut "sauter" un codon initiateur. En effet, la détection de ce codon par le ribosome dépend des codons voisins et de la présence de facteurs de traduction ( eIF ).
  42. 42. 42 V- La transduction du signal A. Signalisation et traitement de l'information La transduction est la transmission d'un message extracellulaire vers les facteurs de transcription intracellulaires.
  43. 43. 43
  44. 44. 44 Différents messagers extracellulaires peuvent déclencher ces mécanismes :  des hormones,  des stimuli extérieurs ( lumière, chaleur, nutriments ... )  des interactions directes entre cellules.
  45. 45. 45 Les récepteurs de ces messages sont aussi variés : ils peuvent être  membranaires et alors le messager reste hors de la cellule, la transmission se fait par une suite de réactions,  nucléaires et le messager entre dans la cellule pour activer directement le facteur de transcription.
  46. 46. 46 B. Récepteurs transmembranaires La plupart des signaux extracellulaires ne pouvant pas passer la membrane plasmique, un récepteur membranaire va transmettre le message. Ils sont en général constitués  d'un domaine de fixation extracellulaire,  d'un autre domaine intracellulaire qui a généralement une activité enzymatique.
  47. 47. 47 1)Protéines à 7 domaines Ces protéines possèdent 7 hélices intramembranaires. Au contact du signal extracellulaire, elles phosphorylent une protéineG qui va alors se déplacer pour activer une dernière enzyme, qui va alors pouvoir transmettre le signal dans la cellule . Lorsque le signal n'est plus présent, la protéine G perd son groupement phosphate. Ces activations et inactivations sont très rapides.
  48. 48. 48 La protéine G est en fait constituée de deux sous-unités qui se séparent sous l'action du récepteur activé.
  49. 49. 49 2) Tyrosine kinase Ce récepteur est cette fois-ci constitué de deux sous-unités. Au contact du signal extracellulaire, elles s'associent et leurs extrémités intracellulaires deviennent phosphorylées au niveau des Tyrosines. Diverses protéines vont alors reconnaître ce signal et s'activer.
  50. 50. 50
  51. 51. 51 3) Canaux ioniques Ces protéines normalement fermées, peuvent être ouvertes par l'intermédiaire d'un ligand, ce qui va permettre le passage d'un certain type d'ions à l'intérieur de la cellule. Ces récepteurs sont très fréquents au niveau des synapses.
  52. 52. 52 C. Transmission de l'information 1) Modifications protéiques À l'intérieur de la cellule, le signal intracellulaire peut se faire par l'intermédiaire d'enzymes qui deviennent activées par l'ajout ou le retrait d'un groupement chimique, Ce sont les kinases et les phosphatases qui ajoutent ou retirent un groupement phosphate.
  53. 53. 53
  54. 54. 54 2) Seconds messagers Le signal intracellulaire peut aussi être pris en charge par de petites molécules appelées seconds messagers. La concentration de ces messagers à l'intérieur de la cellule fait varier son métabolisme. Par exemple, l'AMPc peut être synthétisée par une adénylate cyclase, ou consommée par une phosphodiestérase.
  55. 55. 55
  56. 56. 56 Il existe aussi des phospholipides membranaires qui peuvent jouer le rôle de second messager, tel que le phosphatidylinositol.
  57. 57. 57 Une Tyrosine kinase peut activer une phospholipase C qui va couper le phospholipide. Le diacylglycérol ainsi libéré peut activer une kinase C, tandis que l'inositol peut activer certains récepteurs, notamment pour libérer du calcium dans les réticulums endoplasmiques
  58. 58. QUESTIONS???? 58

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