Réplication de l'ADN - 2ème Année Médecine - PDF

29/09/2023 2ème année Module: Génétique Dr H. BOULENOUAR Lors de la division cellulaire, quand une cellule-mère donne deux cellules- filles Il est essentiel...

29/09/2023 2ème année Module: Génétique Dr H. BOULENOUAR Lors de la division cellulaire, quand une cellule-mère donne deux cellules- filles Il est essentiel que l’ADN présent dans les cellules-filles soit la copie identique de l’ADN présent dans la cellule-mère. Avant la division cellulaire, la quantité d’ADN est multipliée par deux  Cette duplication de l’ADN est assurée par la réplication. 1  29/09/2023 La réplication est un processus au cours duquel une molécule d’ADN engendre deux molécules filles identiques à la molécule de départ (Mère) - Elle se déroule pendant l’interphase de la division cellulaire. - Chaque brin de l’hélice bicaténaire sert de matrice à la synthèse d’un brin fils. Chaque molécule fille d’ADN contient un brin parental et un brin fils nouvellement synthétisé. -La réplication s’effectue selon le mode semi conservatif 2  29/09/2023 Expérience de Meselson et Sthal  Le marqueur choisi est un isotope lourd de l’azote: l’azote 15 (15N),  La séparation des deux types de molécules d’azote se fait par une centrifugation à l’équilibre dans un gradient de densité de chlorure de césium ClCs  Au fur et à mesure de la centrifugation, les molécules flottent et s’équilibrent dans une zone correspondant à leur densité.  Les bactéries E. Coli sont cultivées sur un milieu contenant l’isotope lourd de l’azote, après un délai correspondant à plusieurs cycles cellulaires, ces dernières sont ensuite cultivées sur un milieu où toute synthèse se fera à partir d’azote 14,  des prélèvements sont effectués de génération en génération et les ADN analysés.  Le résultat montre qu’en première génération, un ADN de densité hybride est caractérisé. La suite de l’expérience montre que l’hypothèse de réplication semi conservative était juste ! 3  29/09/2023 La réplication de l’ADN débute à partir d’une origine de réplication : Une séquence de nucléotides spécifique reconnue par des protéines de réplication Ces protéines vont s'attacher aux origines de réplication et séparer les deux brins d'ADN ce qui va former un "œil" de réplication. Eucaryote Procaryote A partir d’un œil de réplication, la réplication progresse dans les deux sens à partir de ce point créant ainsi des bords en "Y" : deux fourches de réplication. On dit que la réplication de l’ADN est bidirectionnelle. 4  29/09/2023 La réplication peut être divisée en trois étapes principales : -Initiation - Elongation -Terminaison 1- Initiation Déroulement de l'hélice par la topoisomérase, appelée aussi gyrase. Ouverture de l'hélice par l'hélicase. Stabilisation transitoire de la partie déroulée par les protéines SSB (Single Strand Binding ) Une amorce ARN est produite par une ARN polymérase (primase.) 5 29/09/2023 6 29/09/2023 7  29/09/2023 2- Elongation L'élongation nécessite l'action d'un type d'enzyme spécifique : L'ADN polymérase L'élongation se fait grâce à l'ADN polymérase III. Comme l'action de l'ADN polymérase se fait que dans le sens 5'-3' et que les brins matrices sont anti-parallèles, il existe sur la fourche de réplication 2 mécanismes de réplication différentes : 2- Elongation a)- Synthèse d'un brin direct (précoce) - C'est le brin synthétisé complémentaire du brin parental orienté 3'-5'. - La progression de la copie a le même sens que la progression de la fourche de réplication ce qui permet une synthèse continue dans le sens 5'-3' jusqu'au point de terminaison. b)- Synthèse d'un brin retardé (tardif) -Brin complémentaire du brin parental orienté 5'-3'. - Le sens de la progression de la copie est opposé au sens de la progression de la fourche de réplication. - Ce brin est synthétisé de façon discontinue sous la forme: des fragment d'Okazaki. E:100 à 200 pdb, P:1000 à 2000 pdb. - Chaque fragment commence par une amorce d'ARN, il y a après élongation par l'ADN polymérase III, 8  29/09/2023 2- Elongation 9 29/09/2023 10 29/09/2023 11  29/09/2023 L’unité de réplication est un nucléotide triphosphate.  Le nucléotide tri-P est chimiquement actif à cause des charges négatives des 3 groupes phosphate.  Il se lie à l’ADN en formation en perdant deux groupes P (pyrophosphate). Nucléotide tri-P  L’hydrolyse du pyrophosphate (en deux molécules de phosphate inorganique) Pyrophosphate P P i dégage l'énergie nécessaire à la liaison du nucléotide à la chaîne d'ADN. Phosphates P inorganiques i P i 12  29/09/2023 Campbell (3eéd.) — Figure 16.9 : 325 Nouveau brin Brin matrice Lien phosphodiester Carbone ADN 3’ du polymérase sucre Nucléoside tri-P Campbell (3eéd.) — Figure 16.13 : 328 Activités des ADN polymérases: Une activité polymérasique 5’ vers 3’ qui est leur activité principale. Une activité exo-nucléasique qui peut être de 2 types : – De 3’ vers 5’, qui correspond à la dégradation à partir de l’extrémité 3’OH. L’activité exo-nucléasique 3’ vers 5’ permet ce qu’on appelle le proofreading, qui correspond à la correction d’un mauvais appariement de base en cassant la liaison phosphodiester et en remplaçant le nucléotide mal apparié. – De 5’ vers 3’, qui correspond à la dégradation à partir de l’extrémité 5’phosphate, lors de la jonction des segments d’ADN synthétisé sur le brin retardé. 13  29/09/2023 3- Terminaison Les amorces d’ARN seront ensuite détruites et hydrolysées par l’intervention d’une enzyme: la RNAse H Elles seront remplacées par des fragments d’ADN. Les lacunes engendrées sont comblées par une ADN polymérase I. Finalement, les fragments d’ADN deviennent contigus et sont soudés les uns aux autres par l’intervention d’une enzyme qui est une DNA-ligase 14 29/09/2023 15 29/09/2023 16  29/09/2023 Chez les Eucaryotes Le mécanisme général est à peu près le même 17  29/09/2023 Réplication des extrémités télomériques 18 29/09/2023 19 29/09/2023 20 29/09/2023 21 29/09/2023 22 29/09/2023 23 29/09/2023 24  29/09/2023 Fin 25