Code génétique - Définition

Introduction

Code Génétique.

Le code génétique désigne le système de correspondance mis en jeu lors de la transformation de l'information génétique des gènes en protéines, au cours du processus de traduction. Les ribosomes traduisent ainsi, en suivant ce code, l'enchaînement des bases nucléotidiques de l'ARN en une séquence d'acides aminés appelée séquence peptidique. Le code génétique est un code de longueur fixe, lu trois nucléotides par trois nucléotides, un triplet de nucléotides ou codon correspondant à un acide aminé donné.

Expression du génome

La séquence des bases de l'ADN est fréquemment comparée, par analogie, à la séquence des lettres d'un texte. La séquence prise en elle-même n'a aucun sens, si le lecteur n'en connaît pas le code, c’est-à-dire le langage utilisé.

Les mots du langage génétique, appelés codons sont des triplets de nucléotides (A, C, U ou G). Il existe 4³=64 combinaisons possibles de ces quatre lettres en triplets. Trois codons, parmi ces 64 codes possibles, signifient la fin de la traduction (codon stop). Aux 61 autres codons ne correspondent que 20 acides aminés. Le code génétique est donc dit dégénéré ou redondant car un acide aminé est codé par plusieurs codons (on appelle ces codons « codons synonymes »). Ainsi, en moyenne une mutation génétique sur trois affectant une séquence d'ADN codante n'entraîne aucune modification de la protéine traduite.

Remarque : si un nucléotide avait codé un acide aminé, 20-4¹=16 acides aminés n'auraient pas été codés. Si deux nucléotides avaient codé un acide aminé, le même problème aurait eu lieu pour 20-4²=4 acides aminés. Avec un système de codons de 3 nucléotides, il y a au contraire trop de combinaisons.

Ce code permet la synthèse des protéines. L'ADN est transcrit en ARN-messager (ARN_m). Celui-ci est traduit par les ribosomes qui assemblent les acides aminés présents sur des ARN de transfert (ARN_t). L'ARN_t contient un « anti-codon », complémentaire d'un codon, et porte l'acide aminé correspondant au codon. L'estérification spécifique de l'acide aminé correspondant à un ARNt donné est réalisé par les aminoacyl-ARNt synthétases, une famille d'enzymes spécifique chacune d'un acide aminé donné. Pendant la traduction, le ribosome lit l'ARN_m codon par codon, met en relation un codon de l'ARN_m avec l'anti-codon d'un ARN_t et ajoute l'acide aminé porté par celui-ci à la protéine en cours de synthèse.

Dégénérescence du code génétique

Comme on peut le voir dans le tableau ci-dessus, le code génétique est dégénéré, c'est-à-dire qu'il existe plusieurs combinaisons de trois lettres pour coder le même acide aminé. Ainsi, l'histidine peut être codée par les codons CAU et CAC. On parle alors de codons synonymes. Seuls deux acides aminés ne montrent pas de redondance de leur code: la méthionine et le tryptophane. Le nombre de codons synonymes n'est pas la même pour tous les acides aminés. Ainsi, en fonction du nombre de codons différents codant le même acide aminé, on distingue des duo (histidine, lysine, asparagine, glutamine, acide glutamique, asparagine, tyrosine, cystéine et phénylalanine), des trio (isoleucine et codons stop), des quatuor (thréonine, proline, alanine, glycine et valine) et des sextuor (arginine, leucine et serine). Il existe donc souvent plusieurs ARNt associé au même acide aminé, capables de lier les différents triplets dégénérés de nucléotides sur l'ADN. On parle alors d'ARNt isoaccepteurs, car ils acceptent le même acide aminé.

Cette dégénérescence du code génétique a pour conséquence pour la plupart des organismes un biais d'usage du code. En effet, les principales molécules fonctionnelles de la cellule sont les protéines, polymères d'acides aminés, et la dégénérescence du code fait qu'il y a plusieurs manières de coder chaque acide aminé. La cellule exprime en général des préférences assez marquées dans le choix des codons synonymes, ainsi par exemple, le codon AUA qui code l'isoleucine est largement évité chez l'homme comme chez Escherichia coli, par rapport aux deux autres codons synonymes AUU et AUC.

Cette préférence d'usage des codons est très variable, et dépend de l'organisme, du génome (nucléaire, mitochondrial, chloroplastique, ...), de la région génique et même du gène considéré.