Le génome humain comporte toute l'information génétique necéssaire pour "fabriquer un homme". Il y a quelques années la fourchette la plus fréquemment avancée faisait état d’un nombre de gènes oscillant entre 60 000 et 150 000 gènes. On estime actuellement le nombre de gènes codant une protéine chez l'Homme à environ 20-25 000 gènes.
Grace à ces gènes les cellules produisent des protéines, l'ensemble des protéines constitue le protéome.  Le protéome est dynamique, le génome est constant.
Or le protéome est beaucoup plus important que le génome (ordre de 60000 protéines chez l'Homme).
Nous allons tenter de comprendre pourquoi?

A- Le morcellement des gènes eucaryotes

Chez les eucaryotes, il existe des différences entre l'ARN messager utilisé dans le cytoplasme pour la traduction et l'ARN initial, directement issu de la transcription de l'ADN. Pour cette raison, ce dernier est qualifié d'ARN pré-messager.
Par exemple dans le cas de la globine β, alors que l'ARN messager comporte 440 nucléotides, l'ARN pré -messager en comporte 1863 (comme dans le gène complet).
Un "dotplot" est une compararson graphique entre deux séquences différentes , ici l'ARNm codant la globine β (en ordonnée) et l'ARN pré-messager du même gène (en abscisses).
Les portions qui sont identiques dans les deux séquences apparaissent alors en rouge, les autres couleurs signifiant que les nucléotides ne sont pas les mêmes.

1. Compare l’ARNm et l’ARN pré-messager du gène de la globine β. (document 1)

2. Réalise un tableau ( 20 colonnes, 15 lignes) choisis une séquence de 19 nucléotides pour l'ARN pré messager.
   Choisis dans cette séquence un exon de 6 nucléotides et un exon de 8 nucléotides. Place l'ARN pré messager (première ligne) et l'ARNm formé des deux exons (première colonne) dans le tableau.
   Pour chaque case du tableau place une croix rouge si les nuclétides sont les mêmes ou un point vert si les nuclétides sont différents.

Document 2: La maturation de l'ARN

3. Montre la relation entre le « dotplot » et le schéma d’interprétation présenté par le document 2.
   (Utilise ton tableau et le document 1 pour répondre à cette question).

La tropomyosine est un des constituants du cytosquelette (ensemble de filaments qui donnent leur forme aux cellules).
l'image ci contre montre des fibres constituées de tropomyosine.
Toutes les cellules (fibres musculaires,neurones, etc.) n'ont pas la même tropomyosine. Ansi il existe au moins 9 sortes de tropomyosine α. Ces neuf protéines différentes sont pourtant le résultat de l'expression d'un seul gène.
Ce gène est constitué de 15 exons dont 5 sont présents dans toutes les formes de la tropomyosine. Les autres axons sont éliminés ou bien retenus alternativement au cours de l'épissage.

Document 3: Un gène ,neuf protéines

4. Quelle différence peut-on faire entre la tropomyosine du muscle lisse et celle du muscle strié ? Expliquez comment un même gène peut-être à l’origine de protéines différentes. (document 3)

L'étude des génomes, révèle l'importance de l'épissage des ARN chez les eucaryotes. Les gènes humains par exemple codent en moyenne deux à trois ARNm différents, le maximum étant atteit par le gène de la neurexine (une protéine impliquée dans la formation des synapses) avec 1728 formes différentes possibles.
Ainsi plus que le nombre de gènes, ce processus s'avère particulièrement efficace pour générer une grande diversité de protéines.

Document 4: l'importance de l'épissage alternatif.

5. Comparez l’organisation du génome de ces trois espèces. (document 4)

La devise du jour:
« Piètre disciple, qui ne surpasse pas son maître !  » de Léonard de Vinci.