Réplication de l’ADN

par **soma18h** Dim 14 Fév - 21:56

Réplication de l’ADN

I - Définition : La réplication de l'ADN est un mécanisme complexe au cours duquel la quantité du matériel génétique cellulaire double.

Elle se déroule pendant la phase S du cycle cellulaire, l'ADN est alors en double exemplaire dans la cellule mère pour que chaque cellule fille reçoive une copie complète de l'ADN.

Ce processus peut-être appelé duplication car on obtient deux molécules d'ADN à partir d'une seule.

II - Mécanisme de la réplication :

Chez les procaryotes : La réplication de l'ADN dans les cellules eucaryotes et procaryotes se déroule selon un mécanisme identique, elle est cependant beaucoup plus complexe chez les eucaryotes.

On prend comme exemple d'étude : L'E.Coli.

On peut subdiviser la réplication en 3 temps :

Initiation : Chaque brin de la double hélice parental est copié en brin complémentaire, il en résulte deux doubles hélices d'ADN à partir d'une seule, c'est pour cela qu'on parle de réplication semi-conservatrice.

Sachant que la partie servant de matrice est = ADN parentale et l'ADN copié en brin complémentaire = ADN néoformé.

Chaque brin de la double hélice parental est copié en brin complémentaire, il en résulte deux doubles hélices d'ADN à partir d'une seule, c'est pour cela qu'on parle de réplication semi-conservatrice.

Sachant que la partie servant de matrice est = ADN parentale et l'ADN copié en brin complémentaire = ADN néoformé.

La réplication est dite orientée et se fait au niveau d'un site spécifique, et pour l'E.Coli c'est le site Ori C.

Cette Ori C est une séquence de 246 paires de bases qui contient 4 sites spécifiques, une protéine spécifique s'associe à ces 4 sites et initient l'assemblage des protéine et des enzymes nécessaires à la réplication.

On aura les étapes suivantes :

• Déroulement de l'hélice par la topoisomérase, appelée aussi gyrase.

• Ouverture de l'hélice par l'hélicase.

• Stabilisation transitoire de la partie déroulée, c'est-à-dire son maintient ouverte par les protéines SSB (Single Strand Binding protéine soit protéine se liant à un seul brin).

Ceci correspond au début de la formation de l'œil de réplication dont les bords en "Y" sont appelés fourche de réplication.

Elongation : La synthése de l'ADN est bidirectionnelle à partir de l'Ori, c'est-à-dire qu'elle a lieu le long de la molécule dans les deux sens opposés.

L'élongation nécessite l'action d'un type d'enzyme spécifique : L'ADN polymérase qui utilise comme substrat les disoxyribonucléoside triphosphate (dNTP) car la polymérisation nécessite de l'énergie.

Chacun des deux brins d'ADN situé au niveau de la fourche de réplication sert de matrice d'une nouvelle molécule d'ADN.

Les deux brins parentaux sont anti-parallèles ; l'un vers le sens 5'-3' et l'autre dans le sens 3'-5'.

L'élongation de l'ADN progresse toujours dans le sens 5'-3' et produit un brin complémentaire et anti-parallèle au simple brin d'ADN.

Pour commencer la synthèse de l'ADN, les ADN polymérase ont besoin d'une petite région double brin formée d'une amorce d'ARN d'une dizaine de bases appariées aux brins matrices.

Cette amorce (primer) est synthétisée par une ARN polymérase appelée primase.

Ces amorces d'ARN sont indispensables car l'ADN polymérase a besoin d'une extrémité 3'-OH libre pour lier un dNTP.

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 :

1 - 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.

2 - 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 ne peut-être synthétisé de façon discontinue sous la forme d'un fragment d'Okazaki (série de petits fragments ) .

Chaque fragment commence par une amorce d'ARN, il y a après élongation par l'ADN polymérase III, ensuite digestion de cette amorce oar une RNase H, puis remplacement par un fragment d'ADN grâce à l'ADN polymérase I et enfin liaison des fragments d'Okazaki par l'ADN ligase.

Terminaison : Elle nécessite des mécanismes enzymatiques encore mal connus.

Sur le plan morphologique de l'E.Coli, on remarque la formation de la forme θ au cours de la réplication qui va aboutir à la séparation de deux molécules d'ADN.

Chez E.coli comme chez la plupart des procaryotes il existe une seule origine de réplication .

Chez les eucaryotes :

La réplication est également semi conservatrice bidirectionnelle et orientée.

C'est le même principe avec cependant certaines différences :

- Chez les eucaryotes, le site origine de réplication est appelé "Séquence autonome de réplication" (ARS = autonomious replication sequence).

Il existe sur l'ADN linéaire un très grand nombre d'ARS.

Au moment de la réplication, il se forme alors plusieurs yeux de réplication sur un même chromosome. Chaque unité de réplication est appelée réplicon.

- L'ADN étant associé aux histones, il faut que les nucléosomes se dissocient pour permettre le déroulement de l'ADN et sa réplication.

Les molécules nouvellement formées s'organisent très rapidement en nucléosomes en s'associant aux histones.

Chez les eucaryotes, 5 ADN polymérases sont décrites actuellement :

• L'ADN polymérase a qui a aussi une fonction primase en s'associant à une autre enzyme (protéine PCNA).

• L'ADN polymérases ß et e sont impliqués dans les mécanismes de réparation de l'ADN car elles ont une activité exonucléasique dans le sens 3'-5'.

• L'ADN polymérase d qui est responsable de l'élongation de l'ADN nucléaire. Il a une activité exonucléasique 3'-5'.

• L'ADN polymérase γ responsable de l'élongation de l'ADN mitochondrial.

Cas particulier des télomères :

Question :Sur l'ADN linéaire, à la fin du segment qui a été répliqué par les fragments d'Okazaki, comment peut-être comblé le segment primer ?

Réponse :Il existe une enzyme nommée la télomérase qui a une activité transcriptase inverse qui synthétise de l’ADN à partir de l’ARN .

Bon Courage...