Promoteurs courants

Le processus de synthèse des protéines responsables des caractéristiques des caractères oblige les gènes à passer par deux étapes : 1) la transcription ou production d’un ARN messager (ARNm) et 2) la traduction du ARNm en protéine (Figure 1).

Figure 1: Diagramme montrant la transcription et la traduction de l’ARNm durant la synthèse des protéines

Un gène a trois régions principales à savoir : le promoteur, la région codante et le terminateur (Figure2). Le promoteur se comporte comme un régulateur du niveau d’expression du gène i.e. quand, où et combien de protéine (produit du gène) est produit. La région codante contient les informations sur la fabrication de l’ARNm qui en retour détermine la protéine à produire tandis que le terminateur indique la fin du gène.

Figure 2: Major regions of a gene

Source: http://www.phschool.com/science/biology_place/biocoach/images/transcription/tcani.gif (please visit site to see an animation of transcription)

Les promoteurs régularisent le niveau d’expression du gène en spécifiant le nombre d’ARNm qui doit être produit (transcrire) pour un gène donné. La séquence d’ADN de la région promoteur interagit avec les protéines du facteur de transcription qui permettent de faire appel à la machine cellulaire requise pour transcrire l’ARN. La transcription est faite par un enzyme, l’ARN polymérase. La transcription de l’ARN correspondant est transformée en ARNm et ensuite traduit en protéine. Le nombre d’ARNm produit est un facteur de base dans la détermination du volume de protéine synthétisée ce qui influence la détermination du niveau d’expression du gène.
Les facteurs liés aux promoteurs réagissent à des signaux en provenance de l’organisme ou/et de l’environnement ambiant. La source et le type de signal détermine le type de promoteurs qui sera activé. En génie génétique, il existe trois types de promoteurs principaux qui sont utilisés selon le niveau d’expression du gène et de la spécificité requis :

  1. Des promoteurs constitutifs permettent l’expression du gène dans tous les tissus sans tenir compte de l’environnement ambiant ni du niveau de développement de l’organisme. Ces promoteurs peuvent activer en tout temps, le gène dans toutes les cellules vivantes de l’organisme durant toute la vie de l’organisme. Ces promoteurs peuvent être souvent utilisés pour toutes les espèces. Les promoteurs constitutifs les plus couramment utilisés pour les plantes incluent entre autres le virus de la mosaïque du chou-fleur (CaMV) 35S, les promoteurs des opines, l’ubiquitine végétale (Ubi), l’actine-1 du riz (Act-1) et l’alcool déshydrogénase 1 du maïs (Adh-1). Le CaMV 35S est le promoteur constitutif le plus utilisé pour les niveaux élevés d’expression génique dans les plantes dicotylédones. L’Ubi du maïs et l’Actine-1 du riz sont actuellement les promoteurs constitutifs les plus utilisés pour les monocotylédones.
  2. Les promoteurs spécifiques aux tissus ou à l’étape de croissance permettent l’expression d’un gène dans un/des tissu(s) spécifique(s) ou à des étapes de croissance spécifiques sans modifier le reste de l’organisme. Dans le cas des végétaux, ces promoteurs pourraient influencer spécifiquement l’expression des gènes des racines, des fruits ou des semences ou durant les périodes végétatives, l’expression des gènes de floraison ou de croissance des semences. Si le sélectionneur voudrait qu’un gène d’intérêt s’exprime dans différents types de tissu, par exemple dans la racine, l’anthère et le sac ovigère, alors il devrait inclure des promoteurs multiples spécifiques de tissus dans la composition du gène.
  3. Effective gene expression in specific plant parts or development stages often has been observed when promoters from closely related species are used. There are many promoters in this category because they have different tissue and developmental specificities. An example of a tissue-specific promoter is the phosphoenolpyruvate (PEP) carboxylase promoter which induces gene expression only in cells that are actively involved in photosynthesis. In plant genetic engineering, this promoter is used for traits desired in the shoot, leaves and sometimes the stem. Expression of genes controlled by this promoter is reduced later in the growing season as the plant approaches senescence.
  4. L’expression effective d’un gène dans des parties d’une plante ou durant des étapes de croissance spécifiques s’observe souvent lorsque des promoteurs d’espèces très apparentées sont utilisés. Il existe plusieurs promoteurs dans cette catégorie car ils ont de différentes spécificités tissulaires et développementales. Un exemple de promoteur spécifique de tissu est le promoteur phospho-énolpyruvate (PEP) carboxylase qui induit exclusivement l’expression des gènes présents dans les cellules activement impliquées dans la photosynthèse. Dans le génie génétique végétal, ce promoteur est utilisé pour des caractères cibles dans les pousses, les feuilles et parfois la tige. L’expression des gènes contrôlés par ce promoteur est réduite plus tard durant la période de croissance au fur et à mesure que la plante s’approche de la sénescence.

Les promoteurs peuvent être dérivés directement des gènes existants naturellement ou peuvent être synthétisés de sorte qu’ils combinent des séquences régulatrices de régions promotrices différentes. Ces promoteurs interagissent avec d’autres séquences régulatrices (promoteurs ou inhibiteurs) et des protéines régulatrices (facteurs de transcription) en vue d’influencer le niveau de transcription/expression du gène.

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