UAMOB 2020/2021 Page 1 Les ribosomes
Introduction
Les ribosomes ou grains de PALADE (PALADE, 1953) sont des particules de taille voisine de 20 nm, Seul le microscope électronique permet d’observer ces organites. Elles apparaissant très sombres en microscopie électronique. Ce sont des sites de synthèse protéique chez les procaryotes et les eucaryotes. Ils sont présents dans toutes les cellules, les ribosomes sont situés dans le hyaloplasme des procaryotes et eucaryotes. Leur nombre varie en fonction du type cellulaire. Les mitochondries et les chloroplastes des eucaryotes renferment des ribosomes respectivement dans leur matrice et leur stroma. Les ribosomes des mitochondries et des plastes sont différents des ribosomes cytoplasmiques.
Les ribosomes sont soit libres dans le hyaloplasme, soit attachés aux membranes du réticulum endoplasmique. L’association des ribosomes en chapelets de 5 à 20 ribosomes a reçu le nom de polysome. Lorsque la traduction est très active, plusieurs ribosomes peuvent être associés simultanément à un même ARN messager, ce chapelet de ribosomes consécutifs sur l'ARN étant appelé polysome ou polyribosome.
1 .Structure des ribosomes
Les ribosomes sont des complexes ribonucléoprotéiques (c'est-à-dire composés de protéines et d'ARN) présents dans les cellules eucaryotes et procaryotes. Leur fonction est de synthétiser les protéines en décodant l'information contenue dans l'ARN messager.
Ils sont composés de deux sous-unités: une grande (L pour large) et une petite (S pour small) sous- unité. La biogenèse des ribosomes a lieu dans le nucléole et se poursuit dans le cytoplasme.
Les ribosomes sont constitués de deux sous-unités, une plus petite qui « lit » l'ARN messager et une plus grosse qui se charge de la synthèse de la protéine correspondante.
2. Localisation des ribosomes
Ils se trouvent dans le cytoplasme, libres, ou associés, soit aux membranes du réticulum endoplasmique, soit à l'enveloppe nucléaire, soit même chez certaines bactéries à leur membrane interne (par exemple chez Escherichia coli).
On trouve aussi des ribosomes dans les mitochondries et certains plastes, Les plastoribosomes sont très proches des ribosomes procaryotiques, tandis que les mitoribosomes sont souvent plus petits que ces derniers. Ces ribosomes sont en général sensibles aux antibiotiques antibactériens.
Leur fonction est de traduire les ARN messagers issus de l'ADN mitochondrial ou de l'ADN chloroplastique.
3 .Composition des ribosomes
Les ribosomes sont formés par l’association d’acides nucléiques et de protéines. Ils sont constitués d'ARN ribosomiques, qui portent l'activité catalytique, et de protéines ribosomiques.
A. Les ARN ribosomaux
UAMOB 2020/2021 Page 2 traduire les informations transportées par l’ARNm.
4. Technique d’isolement
La préparation de fractions ribosomiales est différente selon que les ribosomes sont libres ou liés aux membranes. Les ribosomes récupérés mis dans un milieu pauvre en Mg++ peuvent se dissocier en sous unités qui sédimentent à des vitesses différentes dans le tube de centrifugation. Par cette technique on définit ainsi des coefficients de sédimentation exprimés en unités S (du nom de son inventeur SVEDBERG). Les coefficients de sédimentation varient selon le type de ribosome : Origine Petite sous unité Grande sous unité Ribosome entier
5 .Organisation générale des ribosomes
La forme des ribosomes chez les procaryotes et eucaryotes est extrêmement voisine. Le coefficient de sédimentation des ribosomes des procaryotes est de 70 S pour le ribosome entier (50 S pour la grande sous unité et 30 S pour la petite sous unité).
Chez les eucaryotes, il est de 80S (60S pour la grande sous unité et 40 pour la petite)
Figure1 : structure des ribosomes eucaryotiques et procaryotiques.
Un ribosome comporte 4 sites de liaisons :
- un site de liaison pour l’ARN messager situé sur la petite sous unité - un site A intervient dans la liaison de l’aminoacyl-ARNtpeptidyl-ARN t - un site peptidique P qui intervient dans la liaison du peptidyl-ARN t Les sites A et P sont très voisins (Figures 2 et 3).
-Le site E ou Exit), le site de liaison de l'ARNt vide sortant
UAMOB 2020/2021 Page 3 Figure: Les quatre sites de liaisons du ribosome
6. Rôle et fonction des ribosomes
Les ribosomes sont impliqués dans la synthèse des protéines. En effet, les ribosomes libres dans le hyaloplasme produisent :
- Des protéines structurales et fonctionnelles (protéines du cytosquelette, les enzymes des différentes voies métaboliques et les protéines des faces cytosoliques de la membrane plasmique et des membranes d’enveloppe (système endomembranaire)
- Des protéines destinées d’autres organites (certaines protéines mitochondriales, les protéines des peroxysomes et les protéines structurales du noyau.
Les polysomes liés synthétisent des protéines destinées essentiellement à l’exportation.
7- Biogenèse
La biogénèse des ribosomes se réalise dans le nucléole.
8- Synthèse d'une protéine
La synthèse d'une protéine à partir de l'information contenue dans l'ADN se déroule en deux étapes :
1. la transcription de l'ADN en ARN messager;
2. la traduction de l'ARN messager en une protéine.
Figure 2 : Micrographie électroniques à fort grossissement du noyau: La transcription (les branches présentes sur l’ADN correspondent à des molécules d’ARN.
UAMOB 2020/2021 Page 4 Figure 3: structure du polyribosome.
Figure 5: Assemblage des ribosomes sur une moléules d’ARNm
L'ARN messager : la molécule d'ARN messager est une séquence de bases. Quatre bases différentes sont utilisées dans une molécule d'ARN messager : l'adénine (A), l'uracile (U), la cytosine (C) et la guanine (G) (Voir tableau1)
La première étape de la synthèse des protéines est la transcription du brin codant de l'ADN en ARN messager. Le brin d'ADN transcrit et le brin d'ARN messager créé sont aussi complémentaires.
La seconde étape de la synthèse d'une protéine est la traduction de l'ARN messager en une séquence d'acide aminés représentant une protéine. Autrement dit, il faut donner une significat tion à une suite de bases : c'est ce que fait le code génétique, donné dans le tableau ci-dessous,
en associant à un triplet de bases un acide aminé. Il devient donc possible de traduire une molécule d'ARN messager en une séquence d'acide aminés, c'est-à-dire une protéine.
UAMOB 2020/2021 Page 5 Figure 4 : La fonction du ribosome.
Le ribosome cible de nombreux antibiotiques
En outre, les ribosomes sont aussi une cible majeure pour de nombreux antibiotiques anciens et nouveaux. Ils ont en outre étudié la fixation des antibiotiques aux ribosomes et ouvert la voie à la découverte de nouveaux antibiotiques qui en inhibant la synthèse des protéines bactériennes entrainent leur mort.
- la tétracycline, qui bloque la liaison de l’aminoacyl-ARNt au site A de la sous-unité 50 S ; - la streptomycine, qui se fixe sur la sous-unité 30 S et entraîne des erreurs de lecture
del’ARNm ;
- le chloramphénicol, qui inhibe la réaction de la peptidyl-transférase ; l’érythromycine, qui bloque la translocation du ribosome.
Tableau 1: Code génétique universel (plusieurs codons spécifient un même acide aminé (dégénérescence du code). Il existe un seul codon Met (AUG), mais on a mis en évidence deux types d’ARNt met, intervenant dans le démarrage et dans l’élongation de la chaîne polypeptidique. Trois codons stop sont identifiés : UAA, UAG et UGA.
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