M12S1_RE
Tu dois parcourir l'ensemble des chapitres de ce cahier de ressources pour bien te préparer au test de validation de cette station.
2. Synthèse de protéines
2.1 Rôle et importance des protéines
Les protéines sont des chaînes de petites molécules appelées acides aminées qui assument plusieurs fonctions à l'intérieur du corps humain. Chaque acide aminé est composé d'un groupe amine (-NH2) et d'un groupe carboxyle (-COOH), tous les deux liés à un carbone et à un groupement, appelé groupement R, qui différencie chaque acide aminé.
Voici un tableau des acides aminés formant les protéines de notre corps.
| Acide aminé | Symbole | Acide aminé | Symbole |
|---|---|---|---|
| Acide aspartique | Asp | Leucine | Leu |
| Acide glutamique | Glu | Lysine | Lys |
| Alanine | Ala | Méthionine | Met |
| Arginine | Arg | Phénylalanine | Phe |
| Asparagine | Asn | Proline | Pro |
| Cystéine | Cys | Sérine | Ser |
| Glutamine | Gln | Thréonine | Thr |
| Glycine | Gly | Tryptophane | Trp |
| Histidine | His | Tyrosine | Tyr |
| Isoleucine | Ile | Valine | Val |
C'est donc la séquence de ces différents acides aminés qui forment les protéines utilisées par l'organisme. Celles-ci sont de longueurs variables selon leur fonction. Par exemple, l'hémoglobine qui sert au transport de l'oxygène dans le sang, les anticorps qui servent à identifier les corps étrangers potentiellement pathogènes et à activer le système immunitaire, les amylases salivaires et pancréatiques servant à digérer certains nutriments, certaines hormones comme l'insuline, les hormones de croissance ou les endorphines, le collagène qui donne sa solidité à la peau ou la mélanine qui en donne sa couleur sont toutes des protéines produites par le corps humain. Les taches de naissance, la couleur des yeux et des cheveux sont aussi des éléments qui sont déterminés par la quantité de mélanine.
2.2 La conception d'une protéine
La fabrication d'une protéine commence dans le noyau de la cellule où se trouve l'ADN. Comme celle-ci ne sort pas du noyau de la cellule, elle devra copier son code. Pour ce faire, le double brin d'ADN se sépare et un simple brin, légèrement différent de celui d'ADN, vient se former. Sa plus grande différence, c'est que ce brin ne comporte aucune thymine (T). En effet, cette base azotée est remplacée par l'uracile (U). C'est la formation de l'ARN messager dont le rôle est de sortir du noyau pour transmettre le code de l'ADN à des petits organites de la cellule appelés ribosomes. Le processus par lequel l'ADN forme l'ARN messager est appelé la transcription. À l'intérieur des ribosomes, des petits segments d'ARN appelé ARN de transfert s'attachent à l'ARN messager en suivant méticuleusement la séquence, le code que celui-ci avait copié de l'ADN. C'est l'enchainement de l'ARN de transfert qui dictera la séquence d'acides aminés qui formera la protéine. Le processus par lequel l'ARN messager dicte l'ordre des acides aminés dans la protéine est appelé la traduction.
Chaque enchainement de trois brins correspond à un ARN de transfert et chaque ARN de transfert transporte un acide aminé qui viendra se coller aux autres acides aminés pour former la protéine. Un enchainement précis marque le début ou la fin de la chaine. Ainsi, comme on peut le voir dans le tableau, une séquence AUG marque le début de la transcription. Une séquence UGA, UAA ou UAG en marque la fin. Entre les deux, on doit suivre la séquence. Par exemple, dans la séquence UCAUGUCUUGUGCAUGACAA, on lit la séquence comme suit
UC AUG-UCU-UGU-GCA-UGA CAA
Départ-Ser-Cys-Ala-Arrêt
CRISPR-Cas9, la révolution génétique
Une maladie génétique, c'est une maladie codée dans l'ADN d'un patient. Le parkinson, la maladie de Lou Gehrig, la sclérose en plaque ou même le cancer sont des maladies découlant d'un mauvais codage génétique de l'ADN. En fait, c'est exactement comme un codage informatique. On détecte une erreur du code lorsque des problèmes se manifestent. Seulement, en informatique, on peut lancer un diagnostique et changer les séquences défectueuses à notre guise. Si on pouvait couper une séquence d'ADN défectueux, la remplacer par une séquence dont le codage n'est pas défectueux, on pourrait potentiellement guérir de nombreuses maladies liées à l'ADN du patient.
C'est exactement ce que permet CRISPER-cas9, une protéine agissant comme un ciseau moléculaire. Ce n'est donc pas étonnant que cette découverte ait valu à Emmanuelle Charpentier et Jennifer Doubna le prix Nobel de chimie en 2020 ! Cette invention a créé une véritable révolution dans une multitude de domaines liés à la médecine et l'agriculture
Si les possibilités d'une telle technologie sont infinies, elles comportent tout de même certaines limites. D'une part, CRISPR-Cas9 n'est pas parfait et il s'attaque parfois à de mauvaises cibles. Ces modifications de l'ADN dans des séquences non-visées peuvent créer d'autres problèmes chez le patient. L'autre problème est davantage d'ordre éthique. Si on peut modifier aisément l'ADN d'un patient, la technologie ira-t-elle jusqu'à modifier l'embryon humain pour que l'individu ait les yeux de telle couleur, le corps de telle forme ou même pour augmenter le potentiel intellectuel d'un individu ? Si ces questions relevaient de la science fiction, elles sont maintenant bien d'actualité. En 2018, un chercheur chinois ayant étudié aux États-Unis a créé les premiers enfants génétiquement modifiés. grâce à Crispr-Cas9, il a introduit dans la séquence d'ADN des jumelles connues mondialement sous les pseudonymes de Lulu et Nana des séquences d'ADN qui devaient les immuniser contre le VIH dont leur père était atteint. Le scientifique a ensuite été condamné à trois ans de prison pour pratique illégale de la médecine.