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Les modifications post-transcriptionnelles
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1. Les modifications post-transcriptionnelles : cas du résidu
pseudouridine
Tous les ARN métaboliquement stables, ARNm, ARNr, ARNt et UsnRNA, dans toutes
les espèces vivantes, eucaryotes, archaea et bactéries, subissent des modifications post-
transcriptionnelles dont certaines sont indispensables à leur activité in cellulo (Fig. 1). La
connaissance de la seule séquence d’un ARN, telle qu’elle peut être déduite de celle de
l’ADN, est insuffisante pour décrire sa structure et sa fonction, qui dépendent intimement de
la présence de ces nucléotides modifiés. Actuellement, 107 modifications différentes sont
recensées (Limbach et al., 1994; Motorin & Grosjean, 1998; Rozenski et al., 1999). La
structure et la nomenclature de l’ensemble des nucléotides modifiés sont disponibles sur la
page web : http://library.med.utah.edu/RNAmods/. Les modifications sont souvent
concentrées au niveau des régions fonctionnellement importantes des ARN et ce dans les trois
domaines du vivant (Fig. 1A). Ainsi, à ce jour, les Eucaryotes comportent 65 modifications
différentes répertoriées contre 52 pour les Bactéries et 46 pour les Archaea (Fig. 1A). Dans le
cas des ARNt, 91 nucléotides modifiés distincts, dont les plus fréquents sont représentés en
Figure 2, ont été identifiés, ils représentent jusqu’à 26% de la séquence totale de ces ARN.
Les ARNr comportent également un grand nombre de modifications différentes, soit 31
contre 11 pour les snRNA et 13 pour les ARNm (Rozenski et al., 1999). Notons que moins de
1% des résidus des ARNm seraient modifiés. Cependant, les analyses des ARNm et celles
d’ARNnc autres que ceux évoqués ci-avant sont encore incomplètes. Les modifications
résultent soit de réactions enzymatiques simples ne faisant intervenir qu’une seule enzyme,
pour la méthylation (de bases ou de riboses), la déamination, l’isomérisation, la thiolation et
la réduction de base lors de la formation de résidus 5-méthylcytidine (m5C), 2’-O-méthylés
(Nm), d’inosine (I), de pseudouridine (Ψ), de 4-thiouridine (s4U) et de dihydrouridine (D),
soit de réactions complexes impliquant une cascade d’activités enzymatiques, c’est
notamment le cas de la formation de la wybutosine (yW) (Fig. 2) (Garcia & Goodenough-
Lashua, 1998). Par contre, la formation des résidus queunine (Q) et archaeosine (gG) est
particulière parce qu’elle implique, au préalable, la biosynthèse d’hétérocycles modifiés
incorporés par la suite dans l’ARN par un mécanisme d’échange de bases.
Parmi l’ensemble des modifications post-transcriptionelles, la conversion de résidus U
en pseudouridine (5β-D-ribofuranosyluracile ou Ψ) ou pseudouridylation (Fig. 2) et la 2’-Ométhylation
des riboses (ou Nm) sont les des deux modifications les plus fréquentes (Davis &
Allen, 1957; Cohn, 1960). L’isomérisation d’un résidu uridine en pseudouridine est catalysée
par une classe d’enzymes particulières, les ARN:pseudouridine-synthases (ou ARN:Ψsynthases)
qui ne nécessitent ni énergie, ni co-facteur (Arena et al., 1978 ; Green et al., 1982 ;
Kammen et al., 1988 ; Samuelsson & Olsson, 1990 ; Nurse et al., 1995 ; Wrzesinski et al.,
1995a). Deux systèmes de pseudouridylation différents existent selon que la reconnaissance du
résidu U est effectuée par l’ARN:Ψ-synthase elle-même ou qu’elle repose sur un appariement
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