Les mitochondries, centrales énergétiques des cellules eucaryotes, possèdent leur propre génome, indépendant de celui du noyau de la cellule. Cette particularité s’explique par leur origine. Elles correspondent en effet aux restes de bactéries qui se seraient introduites au sein d’une cellule eucaryote primitive il y a environ deux milliards d’années. Au cours de l’évolution, le génome des mitochondries s’est appauvri, perdant des gènes ou transférant une partie de ceux-ci vers le noyau de la cellule hôte.  Les mitochondries ont donc besoin d’un coup de main pour répliquer,  transcrire et traduire leur génome. Elles importent ainsi des protéines depuis le cytosol de la cellule. Il y a peu, les scientifiques ont découvert qu’il y avait également import d’ARN de transfert vers les mitochondries. Un volet des recherches de Claire Remacle, responsable du laboratoire de génétique des microorganismes de l’Université de Liège, vise à élucider les mécanismes qui régulent ce phénomène. 

Les mitochondries sont la centrale énergétique de la cellule eucaryote. C’est au sein de ces organites que l’énergie fournie par les molécules organiques est récupérée sous forme d’ATP, le carburant de la cellule. Bien que les mitochondries soient une composante de la cellule eucaryote et, de ce fait, répondent aux « ordres » donnés par l’ADN à partir du noyau, elles possèdent un ADN qui leur est propre et qui est indispensable à leur bon fonctionnement. Cette particularité s’explique en remontant aux origines de ces organites. Il est aujourd’hui communément admis qu’ils correspondent aux restes de bactéries qui se seraient introduites au sein d’une cellule eucaryote primitive par endosymbiose il y a environ deux milliards d’années. Au cours de l’évolution, le génome de ces endosymbiontes s’est appauvri, perdant des gènes ou transférant une partie de ceux-ci vers le noyau de la cellule hôte. Ainsi d’organismes autonomes, ces endosymbiontes seraient passés petit à petit à l’état d’organites semi-autonomes.

L’ADN mitochondrial est de très petite taille. « Chez l’homme par exemple, il fait environ 16  kilobases (kb) contre trois millions de kilobases  pour le génome nucléaire », précise Claire Remacle chargée de cours à la Faculté des Sciences et responsable du laboratoire de génétique des microorganismes de l’Université de Liège.

L’ARNt, un intermédiaire entre ARNm et acide aminé

Comme son grand frère, le génome mitochondrial se réplique, est transcrit et traduit en protéines. Cependant, il ne peut assumer seul la production des protéines nécessaires au fonctionnement de la mitochondrie. « On sait depuis longtemps qu’il y a un import de protéines dans la mitochondrie depuis le cytosol de la cellule », indique Claire Remacle. « Mais l’import d’ARN de transfert vers la mitochondrie est une découverte plus récente. Cela a d’abord été observé chez les protozoaires, puis chez les plantes supérieures et ensuite chez les mammifères », poursuit la scientifique.

Les ARN de transfert ou ARNt agissent un peu à la manière d’adaptateurs lors du processus de traduction de l’ARN messager (ARNm) en protéines. En effet, la succession d’acides aminés qui composent une protéine apparaît au niveau de l’ARNm de manière codée, sous forme d’une succession de codons. « Il existe 63 codons pour une vingtaine d’acides aminés, ce qui signifie que chaque acide aminé peut être représenté par plusieurs codons. Certains d’entre eux ont jusque six codons correspondants », explique Claire Remacle. Seuls les ARNt sont capables de lire ces codons grâce à un groupe de trois nucléotides localisé dans leur structure et appelé anticodon. Ce dernier s’apparie spécifiquement à la séquence complémentaire du codon présent sur l’ARNm. Outre cet anticodon, l’ARNt porte l’acide aminé correspondant au niveau du site de fixation prévu à cet effet. C’est au niveau des ribosomes que la « rencontre » entre les ARNt et les codons logés sur l’ARNm s’effectue et qu’a lieu la synthèse de la liaison entre les acides aminés qui composent la protéine (voir schéma).