Les Systémes de réparations de l’ADN

par **soma18h** Dim 14 Fév - 21:53

Les Systémes de réparations de l’ADN

I - Introduction : La réplication ou la conservation de la structure primaire de l'ADN peut dans certains cas ne pas être parfaite.

La réparation vise soit à arranger des bases modifiées soit à remplacer une base azotée ou un nucléotide soit carrément un fragment d'acide nucléique (10 nucléotides).

II- Lésions de l'ADN :

A- Les agents altérants : peuvent physiques ou chimiques.

1 - Agents physiques : Les UV, rayon X, la radioactivité

exemple : Exposition à des UV et on aura l'apparition de dimères de thymines, également l'augmentation de la température entraîne des dépurination (enlever les bases C et G) de l'ADN et désamination des bases.

2 - Agents chimiques : Peuvent être :

d'origine cellulaire comme la modification du PH

ou exogènes comme les drogues de la chimiothérapie exemple : Cisplatine, acridine, hydrocarbures cycliques (cf l'annexe).

Remarque En plus de ces agents, des erreurs peuvent se produire au cours même des phénomènes de réplication, ceux-la sont inévitables lorsque l'on considère la vitesse de réplication (réplication de 100 nucléotides/s) et le nombre colossale de nucléotides rentrant en jeu.

B- Les différents types d'altérations des bases :

La nature chimique des bases azotées est essentielle pour le message génétique.

De nombreuses modifications de ces bases peuvent entraîner des mutations (altération de l'ADN):

• La désamination de l'adénine donne l'hypoxantine qui, préférentiellement complémentaire à la cytosine.

• La méthylation de la cytosine donne le 5-méthyl cytosine qui va se lier à l'adénine.

• Les analogues structuraux de bases, exemple : 5-bromouracile qui s'hybride avec la guanine (Le 5-bromouracile prend la place de la thymine et se lie à la G). On a également le 2-aminopurine qui se lie à la cytosine.

• Certains agents chimiques réagissent avec les bases :

le 2-méthyl nitrosamine qui rajoute des radicaux (alkylation) au niveau des bases .

bromure d'éthylium qui s’intercale entre les bases au sein de la double hélice .

III- Système de réparation de l'ADN :

La fréquence des lésions dans l'ADN est très élevée :

• Dépurination due à la température et qui atteint 5000 cellules/jour.

• Désamination atteint 100 cellules/jour.

• Dimérisation de T atteint 60 000 à 80 000 cellules par heure d'exposition au soleil

mais les mécanismes de réparation sont très efficaces et sont de l'ordre de 99.9% ainsi seul une nombre minime de lésions est transmis à la descendance, exemple : lésion par dimérisation de T sur un million est transmise à la descendance.

La persistance de ces anomalies peut entraîner la mort de la cellule (par apoptose) ou sa cancérisation.

Plusieurs mécanismes rectifient les erreurs survenues sur l'ADN :

1_ le système de réplication sur épreuve : In vitro chez E.Coli, l'ADN polymérase introduit une base incorrect par 10 000bases.

L'ADN polymérase à la possibilité de détecter les bases anormales, de les exciser grâce à leur activité exonucléasique et de les replacer par la base correcte.

Système de réparation sur épreuve (réplication a lieu pendant la réplication).

2_ réparation directe : ( pas sur les humains) : ce système met en jeu des enzymes spécifiques :

a) La photo-réactivation : plantes , bactéries , champignon . les dimères de thymine ( liaisons covalente entre C5 et C6 ou C4 et C6 de 2 thymines voisins ) induit par les UV solaires sont monomériesés ( séparés) par l’ADNphotolyase = enzyme de photo-réactivation en présence de lumière visible.

b) Action de l’Alkyl-transférase : si il y a augmentation d’agents alkylants dans la cellules ( donc alkylation des bases ) l’alkyle-transférase intervient pour éliminer cette alkylation.

3_ réparation des mésappariements : = une base s’apparie pas avec son antagoniste

Les mésappariements entre des bases normales mais non complémentaires provoquent une formation d'une protubérance dirigée vers l'extérieur de l'hélice, cette protubérance est détectée pendant la phase S par une protéine : La mut-S, ceci va permettre l’activation de la protéine mut-L qui va elle même activer une autre protéine mut-M : qui est une enzyme qui induit une coupure du brin d’ADN lésé en aval de la lésion .cette coupure est suivie par l’action d’une Hélicase spécifique et d’une exonucléase .

L’Hélicase ouvre l’ADN en partant de l’incision d’aval vers la lésion et l’exonucléase digère le brin jusqu’a la lésion , puis une ADN-polymérase remplace l’ADN digéré .

4_ réparation par excision :

a) Excision d'une base : Elle se déroule en 5 étapes successives :

• Une ADN-glycosilase reconnaît la base altérée et l'élimine par excision.

• Le site de l'ADN ainsi modifié devient un site AP (apurique ou apyrimitique)

• Le brin d'ADN est interrompu au niveau de l'excision par une endonucléase (coupe à l'intérieur de l'ADN) = AP endonucléase qui appartient à un complexe enzymatique (facteur protéique + enzyme), elle élimine par hydrolyse la liaison phosphodiester, le désoxyribose qui était lié à la base altérée.

• Une ADN polymérase ß chez les eucaryotes associent un nucléotide complémentaire du nucléotide qui était associé au nucléotique excisé.

• ADN ligase : qui fait la liaison entre le nouveau nucléotide et le brin d'ADN modifié.

b) Excision de nucléotides : Elle se déroule en 3 étapes successives :

• Un complexe enzymatique comporte une exci-nucléase enlève un oligonucléotide (dizaine de bases) du brin à réparer.Ce complexe nécessite des facteurs protéiques spécifiques , l’un d’eux est modifié (muté) ou manque dans le Xeroderma Pigmentosum .

• Les nucléotides manquants sont remplacés un par un par l'ADN polymérase qui utilise comme modèle les brins complémentaires.

• Une ADN ligase assure la continuité du brin d'ADN.

c) Réparation d’une Cassure du double brin d'ADN : lésions concernant surtout les parties non codantes donc pas d'influence)

La réparation se fait soit :

• Les extrémités des deux bras cassés sont juxtaposées et rabotées puis liés. Au cours du phénomène, il y a perte de quelques nucléotides et la séquence originale de l'ADN n'est pas reconstituée Le plus souvent, cela est sans conséquent puisque cela survient dans les parties non codantes.

• La séquence des deux brins cassés est reconstituée par copie de la équivalente du ^2ème chromosome=homologue) .

5_ Le systéme S.O.S : tolérance des lésions = réparation mutagène :

C’est un système mis en jeu quand tout les systèmes de réparation sont dépassés .

-Quand l’ADN polymérase arrive à la zone mutée, elle va s’arrêter et ne pourra plus progresser normalement, la cellule ( bactérie ) sentant sa vie en danger( si la réplication est arrêtée, le cycle Cellulaire est interrompu) déclenche le système S.O.S.

-une protéine appelé : RecA va venir se lier à la partie de l’ADN qui ne peut plus progresser ( néoformé = monocaténaire) . ce complexe va désactiver une protéine LexA ( dont le rôle est d’exprimer une 20aine de gênes qui codent pour ce système S.O.S ) . quand la répression est levée donc la 20aine de protéines est synthétisée, elle vont essayer de réparer la mutation pour permettre à l’ADNpolymérase à continuer sa progression. Mais dans ce système d’urgence il arrive que ça ne soit pas le bon nucléotide qui soit digéré dans la région à réparer , on parle alors de = la réparation mutagène .

Bon Courage...