Définition des ribosomes
Le biologiste cellulaire George Emil Palade a observé pour la première fois les ribosomes à l'intérieur d'une cellule à l'aide d'un microscope électronique dans les années 1950. Il les a décrits comme de "petits composants particulaires du cytoplasme". Quelques années plus tard, le terme ribosome a été proposé lors d'un symposium et a ensuite été largement accepté par la communauté scientifique. Le mot vient de "ribo" = acide ribonucléique (ARN), et du mot latin "soma" = corps, c'est-à-dire un corps d'acide ribonucléique. Ce nom fait référence à la composition des ribosomes, qui sont constitués d'ARN ribosomal et de protéines.
Un ribosome est une structure cellulaire non délimitée par une membrane, composée d'ARN ribosomal et de protéines, et dont la
La fonction du ribosome dans la synthèse des protéines est tellement essentielle pour toutes les activités cellulaires que deux prix Nobel ont été décernés à des équipes de recherche qui étudient le ribosome.
Le prix Nobel de physiologie ou de médecine a été décerné en 1974 à Albert Claude, Christian de Duve et George E. Palade "pour leurs découvertes concernant l'organisation structurelle et fonctionnelle de la cellule". La reconnaissance des travaux de Palade comprenait la découverte et la description de la structure et de la fonction des ribosomes. En 2009, le prix Nobel de chimie a été décerné à Venkatraman Ramakrishnan, Thomas Steitz et Ada Yonath pour la description détaillée de la structure du ribosome et de sa fonction au niveau atomique. Le communiqué de presse précise : "Le prix Nobel de chimie 2009 récompense des études portant sur l'un des processus fondamentaux de la vie : la traduction par le ribosome de l'information contenue dans l'ADN en vie. Les ribosomes produisent des protéines qui, à leur tour, contrôlent la chimie de tous les organismes vivants. Les ribosomes étant essentiels à la vie, ils constituent également une cible majeure pour les nouveaux antibiotiques".
Structure des ribosomes
Lesribosomes comprennent deux sous-unités (Fig. 1), l'une grande et l'autre petite, toutes deux composées d'ARN ribosomique (ARNr) et de protéines. Ces molécules d'ARNr sont synthétisées par le nucléole à l'intérieur du noyau et combinées avec des protéines. Les sous-unités assemblées quittent le noyau pour rejoindre le cytoplasme. Au microscope, les ribosomes ressemblent à de petits points que l'on peut trouver libres dans le cytoplasme, mais aussi liés à la membrane continue de l'enveloppe nucléaire externe et au réticulum endoplasmique (Fig. 2).
Schéma des ribosomes
Le schéma suivant représente un ribosome avec ses deux sous-unités en train de traduire une molécule d'ARN messager (ce processus est expliqué dans la section suivante).
Fonction des ribosomes
Comment les ribosomes savent-ils comment synthétiser une protéine spécifique ? Rappelle-toi que le noyau transcrivait auparavant les informations des gènes en molécules d'ARN messager -ARNm- (la première étape de l'expression des gènes). Ces molécules ont fini par sortir du noyau pour se retrouver dans le cytoplasme, où l'on trouve également les ribosomes. Dans un ribosome, la grande sous-unité est située au-dessus de la petite, et dans l'espace entre les deux, la séquence d'ARNm passe pour être décodée.
La petite sous-unité du ribosome "lit" la séquence de l'ARNm, et la grande sous-unité synthétise la chaîne polypeptidique correspondante en reliant les acides aminés. Cela correspond à la deuxième étape de l'expression des gènes, la traduction de l'ARNm en protéine. Les acides aminés nécessaires à la synthèse des polypeptides sont apportés du cytosol au ribosome par un autre type de molécule d'ARN, appelé de façon appropriée ARN de transfert (ARNt).
Les ribosomes libres dans le cytosol ou liés à une membrane ont la même structure et peuvent changer d'emplacement. Les protéines produites par les ribosomes libres sont généralement utilisées dans le cytosol (comme les enzymes pour la décomposition des sucres) ou sont destinées aux membranes des mitochondries et des chloroplastes ou importées dans le noyau. Les ribosomes liés synthétisent généralement des protéines qui seront incorporées dans une membrane (du système endomembranaire) ou qui sortiront de la cellule sous forme de protéines sécrétoires.
Le système endomembranaire est un composite dynamique d'organites et de membranes qui compartimentent l'intérieur d'une cellule eucaryote et travaillent ensemble pour réaliser les processus cellulaires. Il comprend l'enveloppe nucléaire externe, le réticulum endoplasmique, l'appareil de Golgi, la membrane plasmique, les vacuoles et les vésicules.
Les cellules qui produisent continuellement beaucoup de protéines peuvent avoir des millions de ribosomes et un nucléole proéminent. Une cellule peut également modifier le nombre de ribosomes pour réaliser ses fonctions métaboliques si nécessaire. Le pancréas sécrète de grandes quantités d'enzymes digestives, c'est pourquoi les cellules pancréatiques ont des ribosomes en abondance. Les globules rouges sont également riches en ribosomes lorsqu'ils sont immatures, car ils doivent synthétiser l'hémoglobine (la protéine qui se lie à l'oxygène).
Il est intéressant de noter que nous pouvons trouver des ribosomes dans d'autres parties d'une cellule eucaryote, en plus du cytoplasme et du réticulum endoplasmique rugueux. Les mitochondries et les chloroplastes (organites qui transforment l'énergie pour une utilisation cellulaire) ont leur propre ADN et leurs propres ribosomes. Ces deux organites ont très probablement évolué à partir de bactéries ancestrales qui ont été englouties par les ancêtres des eucaryotes au cours d'un processus appelé endosymbiose. Par conséquent, comme les bactéries libres précédentes, les mitochondries et les chloroplastes possédaient leur propre ADN bactérien et leurs propres ribosomes.
Quelle serait l'analogie avec les ribosomes ?
Les ribosomes sont souvent appelés "usines cellulaires" en raison de leur fonction de construction de protéines. Comme il y a beaucoup de ribosomes (jusqu'à des millions !) à l'intérieur d'une cellule, tu peux les considérer comme les ouvriers, ou les machines, qui font le travail d'assemblage dans l'usine. Ils reçoivent des copies ou des plans (ARNm) des instructions d'assemblage (ADN) de leur patron (le noyau). Ils ne fabriquent pas eux-mêmes les composants des protéines (acides aminés), qui se trouvent dans le cytosol. Par conséquent, les ribosomes ne font que relier les acides aminés d'une chaîne polypeptidique conformément au plan.
Pourquoi les ribosomes sont-ils importants ?
La synthèse des protéines est essentielle à l'activité cellulaire, ils fonctionnent comme diverses molécules vitales, notamment des enzymes, des hormones, des anticorps, des pigments, des composants structurels et des récepteurs de surface. Cette fonction essentielle est attestée par le fait que toutes les cellules, procaryotes et eucaryotes, possèdent des ribosomes. Bien que les ribosomes bactériens, archéens et eucaryotes diffèrent par la taille de leurs sous-unités (les ribosomes procaryotes sont plus petits que les ribosomes eucaryotes) et par leurs séquences d'ARNr spécifiques, ils sont tous composés de séquences d'ARNr similaires et ont la même structure de base avec deux sous-unités : la petite décode l'ARNm et la grande relie les acides aminés entre eux. Il semble donc que les ribosomes aient évolué très tôt dans l'histoire de la vie, ce qui reflète également l'ascendance commune de tous les organismes.
Ribosomes - Points clés
- Toutes les cellules, procaryotes et eucaryotes, possèdent des ribosomes pour la synthèse des protéines.
- Les ribosomes synthétisent les protéines par la traduction des informations codées dans les séquences d'ARNm en une chaîne polypeptidique.
- Les sous-unités ribosomiques sont assemblées dans le nucléole à partir de l'ARN ribosomique (transcrit par le nucléole) et des protéines (synthétisées dans le cytoplasme).
- Les ribosomes peuvent être libres dans le cytosol ou liés à une membrane ont la même structure et peuvent interchanger leur emplacement.
- Les protéines produites par les ribosomes libres sont généralement utilisées dans le cytosol, destinées aux membranes des mitochondries et des chloroplastes, ou importées dans le noyau.
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