La biosynthèse des ribosomes est le processus par lequel les organites appelés ribosomes se forment dans une cellule. Les ribosomes sont essentiels au fonctionnement de la cellule en raison de leur rôle dans la synthèse des protéines. Le processus de biosynthèse des ribosomes est à la fois extrêmement complexe et hautement conservé au cours de l’évolution, ce qui signifie que ses voies sont similaires dans différents types d’organismes. La biosynthèse des ribosomes a été étudiée à la fois in vivo, au sein de cellules vivantes, et in vitro, dans le cadre d’un environnement de laboratoire.
Composant essentiel de la cellule, les ribosomes assurent le processus de traduction. En traduction, l’information génétique codée dans des morceaux d’acide ribonucléique messager (ARNm) est mise en correspondance avec l’information correspondante portée par des molécules d’ARN de transfert (ARNt), dont chacune porte un acide aminé spécifique. Les acides aminés sont assemblés dans le ribosome pour former une protéine. La fabrication de ribosomes nécessite un apport énergétique élevé, de sorte que le taux de biosynthèse des ribosomes dans une cellule dépend à la fois du besoin en protéines et de la quantité de nutriments dans l’environnement extracellulaire.
Les ribosomes sont constitués d’ARN ribosomique (ARNr) et de protéines ribosomiques. Afin de synthétiser des protéines ribosomiques, le même processus de traduction utilisé pour fabriquer d’autres protéines doit se produire. Les codes génétiques des protéines ribosomiques sont portés par des fragments appelés ARNm précurseurs (pré-ARNm). Les pré-ARNm, comme d’autres molécules d’ARN, sont transcrits à partir de l’acide désoxyribonucléique (ADN) de la cellule dans le nucléole, qui est un site à l’intérieur du noyau. Après transcription, les pré-ARNm sont traités par des enzymes et transportés vers le cytoplasme, où les ribosomes les traduisent en protéines ribosomiques.
L’ARNr est créé par des processus biochimiques complexes qui se produisent dans le nucléole. Dans la première étape, l’ARNr précurseur (pré-ARNr) est transcrit à partir de l’ADN. Le pré-ARNr est ensuite modifié en ARNr mature par des enzymes du nucléole. Au fur et à mesure que la modification se produit, l’ARNr commence à migrer du nucléole vers les régions externes du noyau, ou le nucléoplasme.
À ce stade du processus, les protéines ribosomiques qui ont été synthétisées dans le cytoplasme sont importées dans le nucléole et s’assemblent sur l’ARNr. Cela produit les deux sous-unités ribosomiques, les principaux composants du ribosome. Le ribosome, presque complet, sort du noyau et subit un traitement final dans le cytoplasme.
Le processus de biosynthèse des ribosomes est encore à l’étude dans les cellules vivantes, en raison de son niveau de complexité. Des études sont souvent menées en laboratoire sur Saccharomyces cerevisiae, une espèce de levure bourgeonnante. Il a également été découvert que les ribosomes bactériens peuvent être synthétisés in vitro, en dehors d’un organisme, en utilisant de l’ARNr et des protéines ribosomiques.