2  -  La synthèse protéique

⇒ Pénétration intracellulaire des acides aminés

Les acides aminés libres circulant pénètrent d’abord à l’intérieur des cellules à l’aide de transporteurs dont il existe au moins quatre types, chacun étant commun à plusieurs acides aminés. On distingue :

  • un transporteur pour les acides aminés neutres dont il existe plusieurs formes. La plupart de ces transporteurs sont sodium-dépendants et consomment de l’énergie,
  • un transporteur pour les acides aminés basiques : lysine (et cystéine),
  • un transporteur pour les acides aminés dicarboxyliques (aspartate, glutamate),
  • un transporteur pour les imino acides (proline).


Compte-tenu de la non spécificité de la plupart de ces transporteurs, il peut exister des phénomènes de compétition entre les différents acides aminés en cas de déséquilibre majeur entre les concentrations des acides aminés dépendant d’un même transporteur.

⇒  Les aminoacyl-ARNt

Ce compartiment est en fait le véritable précurseur de la synthèse protéique et de taille extrêmement réduite. Avant d’être utilisé pour la synthèse protéique, un acide aminé doit être activé ou « chargé » par un ARNt sous l’influence d’une aminoacyl-ARNt synthétase. Il existe vingt aminoacyl-ARNt synthétases, chacune étant spécifi¬que d’un acide aminé. La controverse persiste pour savoir si l’activation par l’ARNt se fait exclusivement à partir du pool d’acide aminé intracellulaire libre ou également et au moins partiellement à partir du pool d’acide aminé extra-cellulaire.


⇒ La synthèse protéique proprement dite

Seules les grandes étapes en seront rappelées ici :

  • transcription de l’ADN en ARNm : initiation puis élongation, catalysée par l’ARN polymérase. L’ARNm contient des parties qui s’expriment (exons) ou non (introns) puis les introns sont éliminés.
  • traduction de l’ARNm en un peptide : cette traduction se fait sur les ribosomes (qui sont les « établis » de la synthèse protéique). En général, il existe plusieurs ribosomes sur un même brin d’ARNm qui est donc traduit simultanément. Cette agrégation de ribosomes en polysomes peut être visualisée en microscopie électronique et constitue un témoin morphologique de l’activité de synthèse protéique intracellulaire. L’interaction entre les groupes de trois bases de l’ARNm (codons) et les anti-codons de l’ARNt correspond à la lecture du code génétique. Les trois étapes successives de la synthèse d’un peptide sont l’initiation, l’élongation et la terminaison qui nécessitent à ces différents niveaux des facteurs spécifiques (IF, EF, RF), des enzymes (peptides transférases) et surtout de l’énergie sous forme de GTP et d’ATP. On distingue classiquement la capacité de traduction et son efficacité : la capacité ribosomale correspond aux possibilités de synthèse maximum d’une protéine par une cellule et s’exprime en quantité d’ARN disponible par rapport à la quantité de protéine tissulaire. L’efficacité ribosomale correspond à l’activité de la synthèse protéique rapportée à la quantité d’ARN présent.
  •  la maturation : elle correspond aux multiples phénomènes post-traductionnels qui vont permettre d’obtenir une protéine fonctionnelle à partir du peptide détaché de l’ARNm et qui pour l’instant n’a qu’une structure primaire. Cette protéine peut rester intracellulaire mais peut également être exportée vers d’autres tissus suivant alors la voie sécrétoire du réticulum endoplasmique puis de l’appareil de Golgi. Au cours de ces différentes étapes à l’intérieur de la cellule, les protéines subissent donc différentes modifications :
  • acquisition des structures secondaires, tertiaires et quaternaires (par exemple, acquisition de ponts disulfures),
  • glycosylation,
  • coupures de pré-protéines pour arriver à la forme fonctionnelle (par exemple, coupure de la pro-insuline en insu¬line),
  • modifications de certains acides aminés (par exemple, méthylation de l’histidine conduisant à la 3 méthyl-histidine, hydroxylation de la proline en hydroxyproline...). Globalement deux points essentiels sont à souligner concernant la synthèse protéique :
  • l’absence ou la faible disponibilité d’un seul acide aminé suffit à ralentir, voire à bloquer l’ensemble des synthèses protéiques (concept d’acide aminé limitant la synthèse),
  • la synthèse protéique consomme une quantité importante d’énergie. D’après la stoechiométrie des différentes réactions le coût énergétique de la synthèse protéique est de l’ordre de 0,85 kcal/g de protéine synthétisée. Ceci représente un coût minimum, les estimations obtenues in vivo chez l’homme étant de 1 kcal/g de protéine synthétisée.
2/9