Le mode d'action au niveau cellulaire
Les protéines sont des molécules organiques créés par les cellules. Elles ont de nombreux rôles dans les cellules un des premiers rôles est celui de "structure", soit de participer par exemple à la structure de la membrane plasmique. Mais elles ont aussi des rôles de communication; comme des messagers entre les cellules nerveuses on va les appeler des neurotransmetteurs. Leur deuxième rôle de messager qui est représenté par les hormones qui vont permettre de communiquer entre différents territoires de l’organisme. Et enfin elles vont permettre des réactions chimiques comme les enzymes. Si leur fonctionnement est anormal ou si elles ne sont pas bien produites, cela va entraîner des modifications importantes des caractéristiques des individus.
Les protéines sont constituées d’une succession de sous-unités qu’on appelle les acides aminés (Thréonine, Isoleucine, Lysine, …). Il existe 20 acides aminés différents et une protéine peut en contenir plusieurs centaines voir des milliers. Ils sont reliés en chaîne par des liaisons qu’on va appeler des liaisons peptidiques. Pour une protéine donnée, la séquence d’acides aminés est toujours la même. Il existe donc un “plan de fabrication” de la protéine qui va déterminer l’ordre d’enchaînement des acides aminés, celle-ci n'ayant pas la même fonction suivant cet enchaînement. Cette séquence d’acides aminés va être déterminée par la séquence de nucléotides de l'allèle d’un gène qui lui, va contenir le “plan de fabrication” de la protéine sélectionnée.
Les molécules d’ADN sont de très longues molécules, très fortement compactées, contenues dans le noyau et qui ne peuvent pas sortir de ce noyau. Cependant, la synthèse des protéines se fait elle, dans le compartiment cytoplasmique.
Donc, la séquence d’un allèle provenant d'une certaine portion de gène et sa copie doit ensuite être exportée vers le cytoplasme où elle sera utilisée pour la fabrication de la protéine.
Le première étape va être appelée la transcription, elle a lieu dans le noyau, la seconde est la maturation et enfin, la dernieère étape ets nommée la traduction et aura lieu dans le cytoplasme.
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La première étape de la synthèse des protéines est la transcription. C’est à dire, que l’on va copier l’ADN pour former un ARN pré-m qui va constituer un intermédiaire entre l’ADN et la protéine qui va être synthétisée.
L’ADN est composé de deux chaînes complémentaires dont chacune va être formée d’une succession de nucléotides qui sont complémentaires, on parle de complémentarité des bases azotées (A avec T et C avec G). La molécule d’ARN contrairement à la molécule d’ADN est une molécule constituée uniquement d’un brin de nucléotides et est très courte contrairement à la molécule d’ADN, puisque c'est la copie d’un gène ou d’un allèle de ce gène.
De plus, l’autre différence concernant l’ARN est le sucre. Dans l’ADN c’est le désoxyribose, tandis que dans l’ARN il y a le ribose, qui remplace le désoxyribose, d’où le “R” de ARN : Acide ribonucléique. La dernière différence remarquable entre l'ADN et l'ARN sont les quatre bases les composant. Dans l'ADN ces bases sont A-C-G-T, nous retrouvons trois d'entre elles dans l’ARN : A-C-G mais la Thymine T va être remplacée par l’Uracile U (dans l’ARN la thymine est totalement absente et remplacée par cette base notée U).
La molécule d’ARN pré-messager est donc la copie de l’information contenue au niveau d’un gène de la molécule d’ADN.
Pour ce qui en est de la transcription de ce gène et de l’intervention nécessaire d’une enzyme que l’on va appeler l’ARN-polymérase, tout ce passe dans le noyau d’une cellule. Cette enzyme : l’ADN polymérase va se fixer au niveau d’une séquence de nucléotides particulière de l’ADN que l’on va appeler la séquence d’initiation ou promoteur. Elle va écarter alors les deux brins de la molécule d’ADN. La synthèse de l’ARN pré-messager va se faire par complémentarité. Les nucléotides libres du noyau se positionnent face au nucléotide du brin "transcrit". Puis, ils sont relié entre eux grâce à l’enzyme : ARN polymérase, pour former l’ARN pré-messager. L’enzyme se décrochera au niveau d’une séquence stop, ce qui arrêtera la transcription. Et l’ARN messager sera libéré au sein du noyau.
Cette ARN pré-messager peut subir une maturation dans le noyau avant d’être exporté dans le cytoplasme. Cette maturation est le passage de l’ARN pré-messager a l'ARN messagers.
Si nous nous intéressons à un gène, nous remarquons que l’intégralité de la séquence du gène ne comporte pas seulement l’information nécessaire à la synthèse de chaînes protéiques. Il y a également des séquences codantes, les Exon qui sont séparées par des séquences qui sont non-codantes, les Intron.
Lors de la maturation de l’ARN pré-messager, les Introns sont éliminés et les Exons sont reliés entre eux, ce qui qui est appelé : l’épissage.
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Celui-ci permet d’aboutir à un ARN messager ou ARN mature. Un ARN pré-messager peut subir des maturations diverses et être à l’origine de deux ARN messagers différents, ainsi à l’origine de deux protéines différentes. Ceci est un épissage alternatif. Lors d’un épissage alternatif, il y a des exons qui peuvent être excisés en plus de certains Introns ce qui permet la fabrication d’un ARN messager particulier. Par exemple un Exon peut figurer dans un des ARN messager mais pas dans les autres. La traduction de ces ARN messagers produira des protéines différentes.
L’importance de cette maturation, suite à l’épissage alternatif, est qu’à partir d’une même séquence de nucléotides d’un même gène, il aboutit, dans diverses cellules, à des protéines différentes qui auront des rôles différents.
Nous comprenons ainsi pourquoi nous avons 20 à 30 000 gènes et la possibilité de fabriquer 200 000 à 1 million de protéines non similaires. De cette manière, les ARN-messagers matures pourrons être transférés dans le cytoplasme pour la dernière étape : la traduction.
L’ARN messager sortant du noyau par la membrane nucléaire se retrouve dans le cytoplasme où il sera traduit en protéine, ceci est la traduction. La séquence nucléotidique de l’ARN messager a déterminé ainsi, la séquence d’acides aminés de la protéine correspondante. Le système de correspondance entre les deux séquences est constitué par le code génétique, donnant les règles de la traduction des nucléotides en une séquence d’acides aminés (20 différents). Un triplet de nucléotides est un "codon". Par exemple, le codon A-C-U sera traduit dans la protéine en l'acide aminé la Thréonine. Ce code génétique est répétitif et "non-ambiguë, pour un même triplet de nucléotides, ou un codon, donne toujours le même acide aminé. Il comporte aussi des codons stop qui permettent l’arrêt de la traduction; ne codant cependant, pas pour un acide aminé.
Ce code est universel : identique pour tous les êtres vivants.
Ce sont des structures présentes dans le cytoplasme, qui réalisent la traduction, selon les règles du code génétique. Les traducteurs sont les ribosomes. Ceux-ci lisent l’ARN messager, triplet par triplet de nucléotides et mettent en place les acides aminés correspondant. Les ribosomes peuvent être libres dans le cytoplasme, ou être associés à la membrane d’un organite : le réticulum endoplasmique granuleux. Plusieurs ribosomes se succèdent sur un même ARN messager pour effectuer sa traduction. Chacune de ces molécules d’ARN messagers gouverne la synthèse de 10 à 20 protéines, puis est détruite. Soit, c’est une structure très éphémère.
L’ARN messager sort du noyau par les pores nucléaires et se retrouve dans le cytoplasme où se trouvent les “outils” de traduction. La synthèse des protéines commence par la fixation d’un ribosome sur le codon initiateur de l’ARN messager; ce ribosome est composé d’une petites sous-unité et d’une grande sous-unité. Celui-ci joue le rôle de tête de lecture, avançant le long de l’ARN messager et associant à chaque triplet de nucléotide un acide aminé correspondant. Entre les acides aminés, il se crée des liaisons peptidiques. Ce phénomène se produit jusqu’à ce que le ribosome rencontre un codon stop (ex: Un triple U-U-U) et se dissocie de l’ARN messager, libérant ainsi la chaîne peptidique : la protéine dans le cytoplasme, où elle sera utilisée dans la cellules ou exportée vers une autre.
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Schéma de l’action du stéroïde à l’échelle cellulaire
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Vidéo récapitulative de la synthèse protéique
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Une augmentation de la synthèse protéique est ainsi remarquée, entraînant une hypertrophie des cellules musculaires (augmentation de la taille cellulaire, liée à une augmentation du volume ou nombre de ses constituants, soit ses protéines) et par la suite l’augmentation de la taille du muscle.
Les stéroïdes, par le biais de la synthèse protéique, augmentent le taux de créatine dans le corps (provoqué par la rétention d’eau; le muscle étant un des plus gros réservoir d’eau), qui permet l’augmentation de la masse musculaire
Indirectement, les stéroïdes permettent l’augmentation de la synthèse des protéines, qui s'en suit par une augmentation du taux de créatine, qui lui-même, augmente la quantité d’eau dans le muscle, puisqu’il favorise la rétention d’eau, le faisant ainsi gonfler.
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La cortisone (ou glucocorticoïdes : hormones stéroïdes ) contenue dans le corps stimule la dégradation des protéines (l'effet catabolisant) de certains tissus, se fixant aux récepteurs des glucocorticoïdes (dans cytoplasme de la cellule) pour agir.
Les stéroïdes bloquent ces derniers (situés sur la membrane de la cellule), ce qui empêche par la suite la cortisone d’exercer son action dégradante. Ainsi, les cellules musculaires gardent toutes leurs protéines.
L'action anti-catabolisant des stéroïdes renforce donc l'hypertrophie des cellules musculaires.
De plus, la plupart des protéines, tel que l’oxandrolone, permettent également d’augmenter la synthèse de créatine phosphate (PCr).
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