Sciences · Biologie
Le code génétique
Le code génétique est le système de correspondance entre les codons de l’ARN messager, groupes de trois nucléotides, et les 20 acides aminés des protéines. Il est quasi universel.
Mis à jour le 4 min de lecture
L'ADN est écrit avec quatre lettres (A, T, C, G), les protéines avec vingt acides aminés. Le code génétique est le dictionnaire qui permet de passer de l’un à l’autre. Avec quatre lettres, des mots de trois lettres offrent 4 x 4 x 4 = 64 combinaisons, assez pour désigner vingt acides aminés et des signaux de ponctuation. Ce dictionnaire est presque le même chez tous les êtres vivants, de la bactérie à l’être humain.
Comment le code est lu
Le code est lu sur l'ARN messager, où l’uracile (U) remplace la thymine (T). La lecture se fait :
- par triplets, sans chevauchement : AUG-GCU-UAC… ;
- sans ponctuation entre les codons : un décalage d’une lettre change tous les mots suivants ;
- à partir d’un codon d’initiation : AUG, qui code la méthionine ;
- jusqu’à un codon stop : UAA, UAG ou UGA, qui ne codent aucun acide aminé.
La lecture est assurée par les ribosomes et les ARN de transfert : chaque ARN de transfert porte un acide aminé et un anticodon complémentaire d’un codon (voir transcription et traduction).
Le tableau du code génétique (extraits)
| Acide aminé | Abréviation | Codons |
|---|---|---|
| Méthionine (départ) | Met, M | AUG |
| Tryptophane | Trp, W | UGG |
| Phénylalanine | Phe, F | UUU, UUC |
| Tyrosine | Tyr, Y | UAU, UAC |
| Glutamate | Glu, E | GAA, GAG |
| Valine | Val, V | GUU, GUC, GUA, GUG |
| Glycine | Gly, G | GGU, GGC, GGA, GGG |
| Alanine | Ala, A | GCU, GCC, GCA, GCG |
| Leucine | Leu, L | UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG |
| Sérine | Ser, S | UCU, UCC, UCA, UCG, AGU, AGC |
| Arginine | Arg, R | CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG |
| Stop | – | UAA, UAG, UGA |
Les propriétés du code
Il est redondant (dégénéré)
61 codons désignent 20 acides aminés : la plupart des acides aminés ont plusieurs codons, de 1 (méthionine, tryptophane) à 6 (leucine, sérine, arginine). Les codons synonymes diffèrent souvent par leur troisième lettre. Conséquence : beaucoup de mutations sur cette position sont silencieuses, ce qui protège les protéines.
Il n’est pas ambigu
Un codon donné ne désigne qu’un seul acide aminé. GAA signifie toujours glutamate.
Il est quasi universel
Le même code est utilisé par les bactéries, les archées, les plantes, les champignons et les animaux. C’est l’un des arguments les plus forts en faveur d’une origine commune de tous les êtres vivants, à partir d’un dernier ancêtre commun. C’est aussi ce qui permet à une bactérie de fabriquer de l’insuline humaine à partir du gène humain (voir biotechnologies).
Il existe quelques variantes mineures : dans les mitochondries humaines, UGA code le tryptophane au lieu d’un stop, et AGA et AGG servent de codons stop. Certains organismes utilisent aussi deux acides aminés rares, la sélénocystéine et la pyrrolysine, en réinterprétant un codon stop dans un contexte particulier.
Le déchiffrage du code (1961-1966)
| Année | Avancée |
|---|---|
| 1954 | Le physicien George Gamow propose qu’un code à trois lettres relie ADN et protéines |
| 1961 | Francis Crick et Sydney Brenner montrent, par des mutations du phage T4, que le code est lu par triplets sans chevauchement |
| 1961 | Marshall Nirenberg et Heinrich Matthaei font traduire un ARN artificiel ne contenant que des U (poly-U) : ils obtiennent une chaîne de phénylalanine. UUU = Phe, premier mot déchiffré |
| 1964-1966 | Les équipes de Nirenberg, Har Gobind Khorana et Severo Ochoa attribuent les 64 codons |
| 1968 | Prix Nobel de médecine pour Robert Holley, Khorana et Nirenberg |
Le cadre de lecture
Un même ARN pourrait être lu de trois façons selon la lettre de départ. Le codon AUG fixe le bon cadre de lecture. Une insertion ou une délétion d’une ou deux lettres le décale : tous les codons suivants changent et un codon stop apparaît vite. Ces mutations « décalantes » sont souvent graves, comme certaines formes de la myopathie de Duchenne.
Une phrase faite de mots de trois lettres le montre bien :
- lecture normale : SON AMI VIT ICI ;
- après suppression de la première lettre : ONA MIV ITI CI…, une suite sans aucun sens.
Questions fréquentes
Combien y a-t-il de codons ?
64 au total : 61 codent des acides aminés (dont AUG, qui est aussi le codon de départ) et 3 sont des codons stop.
Le code génétique est-il le même que la séquence génétique ?
Non. La séquence génétique est le texte propre à chaque gène et à chaque individu. Le code génétique est la règle de traduction, la même pour tous.
Peut-on modifier le code génétique ?
En laboratoire, oui : des chercheurs ont créé des bactéries utilisant des codons réaffectés ou des acides aminés artificiels. Ces organismes à code modifié sont étudiés pour fabriquer des protéines nouvelles et pour limiter les échanges de gènes avec la nature.