Réplication et réparation de l’ADN,

Réplication et réparation de l’ADN,

15.11.13

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L’acide désoxyribonucléique ou ADN est une molécule présente dans toutes les cellules vivantes, qui renferme l’ensemble des informations nécessaires au développement et au fonctionnement d’un organisme.

L’ADN est une molécule allongée pouvant mesurer plusieurs cm de longueur. Il peut être soit linéaire soit circulaire.

• Chez les procaryotes telles que les bactéries,  l’ADN est en général présent sous la forme d’un seul chromosome circulaire super enroulé. Cet ADN peut se compacter encore plus en faisant des super hélices et ceci va donner des structures hélicoïdales.

• Chez les eucaryotes, l’ADN est présent dans le noyau cellulaire, principalement, mais aussi dans les mitochondries et les chloroplastes. Dans le noyau, il est linéaire et scindé en plusieurs ADN formant des chromosomes. Il est plus ou moins compacté et associé à des protéines comme les histones.

Schéma (Diapo 2): Cellule avec un noyau au milieu, dans le noyau il y a présence de chromosomes qu’on étire des deux côtés, on se retrouve avec une sorte de fibre qui va s’enrouler, former des bases et à l’extrémité on  a les télomères, puis les centromères, à nouveau les télomères et pour finir, la chromatine.  On étire cette structure et on va se retrouver avec une sorte de fibre, formée d’un double brin qui forme l’ADN avec les paires de bases qui forment la double hélice de l’ADN. Diminution de 10 000 à 20000 x la taille de l’ADN.

1. Réplication de l’ADN :

La réplication a lieu au cours de la phase S (de synthèse), dernière phase de l’interphase que précède la phase M (mitose). Le mécanisme mis en œuvre pour la réplication de l’ADN sert également à réparer le matériel génétique qui a subi des altérations. Pour s’auto-répliquer l’ADN a besoin d’une cellule.

1. La réplication de l’ADN :

La formulation de la structure de l’ADN par Watson et Crick, en 1953, s’accompagnait d’une proposition concernant son auto duplication. Les deux brins de la double hélice restent unis par des liaisons hydrogène entre les bases. (Entre A-T : 2 liaisons H, et C-G, 3 liaisons H)

Diapo 3

Watson et Crick voyaient la réplication comme une séparation graduelle des brins de la double hélice. Dès que les brins sont séparés, chacun peut donc servir de modèle pour diriger la synthèse de son complément et reconstituer la double hélice.

2. Mode de réplication de l’ADN :

Diapo 4

On a une double hélice  et,  au moment où la réplication va commencer, il va y avoir une ouverture de la double hélice. Et chacune possède une séquence parentale qui va servir de modèle pour la synthèse du nouveau brin, et ce, afin de dupliquer la double hélice d’ADN.

Suivant l’Hypothèse de Watson et Crick chacun des duplexes fils doit posséder un brin complet du duplex d’origine et un autre néoformé (nouvellement formé). Une réplication de ce type est dite semi-conservative puisque chaque cellule fille reçoit une moitié de la structure parentale.

Diapo 5 :

Ce sont des hypothèses. On parle d’une double hélice. Il faut imaginer qu’on est en 1953, qu’on venait à peine de déterminer la structure de l’ADN.

On se posait ce genre de questions : Comment l’ADN est répliqué ? Est-ce que l’ADN parental reste dans une cellule fille ?

C’est l’hypothèse de Watson et Crick : On part de la double hélice parentale, la première génération, eux ils pensent que chacun des monobrins de la structure parentale va servir pour modèle de synthèse.

On va se trouver avec deux cellules filles et chaque cellule fille va recevoir un brin néoformé et un brin parental et au fur et à mesure qu’on avance dans les générations on va se retrouver avec des cellules filles qui vont se retrouver uniquement avec des brins néoformés alors que les deux cellules filles de la première génération gardent toujours leur structure parentale du départ, néoformée au cours de la deuxième génération. C’est ce qu’on appelle la réplication semi-conservative.

La deuxième hypothèse, toujours en 1953 était  que dans une réplication dite conservative, on peut imaginer que lorsque la  synthèse est  finie une cellule fille va partir et garder la structure parentale et une deuxième cellule fille va recevoir les deux brins néoformés. (c’est la deuxième génération)

On va voir, sur le point expérimental, comment les auteurs ont fait pour répondre à ce genre de question.

Plus on avance, plus les cellules filles auront des structures néoformées jusqu’à la demi vie où il y a la disparition de la cellule fille qui possède la structure parentale. Dans une réplication dite conservative, les deux brins d’origine resteraient ensemble après avoir servi de modèle, de même que les deux brins néoformés. Par conséquent, une cellule fille, n’aurait que le duplex entièrement conservé, et l’autre ne recevrait que de l’ADN néoformé.

La troisième hypothèse : Les gens avaient du mal à imaginer que le double brin pouvait s’ouvrir et servir de modèle. Donc, la troisième hypothèse est que le double brin va être complètement fragmenté et que chaque petit morceau va être dupliqué et grâce aux enzymes, ils vont rejoindre les bouts, pour reconstituer à nouveau la structure double brin. C’est une réplication dispersive.

Les brins parentaux seraient fragmentés et les nouveaux brins seraient synthétisés sous la forme de courts segments. Les fragments anciens et nouveaux seraient ensuite réunis en un brin complet. Par conséquent, les cellules filles posséderaient des duplex dont les deux brins seraient un mélange d’ADN ancien et nouveau.

En 1953, on a donc trois hypothèses : Réplication conservative, semi-conservative et dispersive.

Comment savoir laquelle des trois hypothèses est vraie ?

Diapo 6 et 7

On prend culture de bactérie (Les différentes bases qui forment la structure de l’ADN, les différents nucléotides de la chaîne d’ADN, sont des baes azotées qui contiennent de l’AZOTE). En 1950, il y avait que 2 isotopes d’azote : Léger, le N 14, et le lourd N15.

Ils ont pris la culture d’Escherichia Coli, ils ont éliminé le milieu qui contient l’Azote 14 et ils ont mis du chlorure d’ammonium avec de l’azote 15. La seule source d’azote qui se trouve dans le milieu de culture de ces bactéries c’est le chlorure d’ammonium, azoté avec l’azote lourd 15. Donc si les cellules veulent continuer à survivre, elles vont être obligées de faire rentrer dans leur synthèse, des bases de l’azote 15.

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