REPLICATION DE L’ADN

1 Facult de medecine d Alger. module de g n tique. Dr Boudiaf Benaferi R. REPLICATION DE L ADN I / DEFINITION : La r plication de l'ADN est un m canisme complexe au cours duquel la quantit du mat riel g n tique cellulaire double. Elle se d roule pendant la phase S du cycle cellulaire , l'ADN est alors en double exemplaire dans la cellule m re pour que chaque cellule fille re oive une copie compl te de l'ADN. Ce processus peut- tre appel duplication car on obtient deux mol cules d'ADN partir d'une seule. II/ MECANISME DE LA REPLICATION : La r plication de l'ADN dans les cellules eucaryotes et procaryotes se d roule selon un m canisme identique.

2 Elle est cependant beaucoup plus complexe chez les eucaryotes. On prend comme mod le : la r plication chez Chez les procaryotes : Chaque brin de la double h lice parentale est copi en brin compl mentaire. Il en r sulte deux doubles h lices d'ADN partir d'une seule. C'est pour cela qu'on parle de r plication semi-conservatrice (experience de Meselson et Stahl). Sachant que la partie servant de matrice est = ADN parentale et l'ADN copi en brin compl mentaire = ADN n oform . On peut subdiviser la r plication en 3 temps : Initiation La r plication est dite orient e ; elle commence au niveau d'un site sp cifique : le site Ori C.

3 Ori C est une s quence de 246 paires de bases qui contient 4 sites sp prot ine sp cifique s'associe ces 4 sites et initie l'assemblage des prot ines et des enzymes n cessaires la r plication. On aura donc les tapes successives suivantes : D roulement de l'h lice par la topoisom rase II, appel e aussi gyrase. Ouverture de l'h lice par l'h licase. Stabilisation transitoire de la partie d roul e( maintient de l h lice ouverte) par les prot ines SSB (Single Strand Binding prot ine : prot ine se liant un seul brin). Ceci correspond au d but de la formation de l' il de r plication dont les bords en "Y" sont appel s FOURCHE DE REPLICATION .

4 Elongation : La synth se de l'ADN est BIDIRECTIONNELLE partir de l'Ori C ;elle a lieu le long de la mol cule d ADN dans les deux sens oppos s(deux fourches de REPLICATION ). L' longation n cessite l'action d'un type d'enzymes sp cifiques : Les ADN polym rases qui utilisent comme substrat les d soxyribonucl osides triphosphates (dNTP) car la polym risation n cessite de l' nergie. Chacun des deux brins d'ADN situ au niveau de la fourche de r plication sert de matrice pour la synth se d'une nouvelle mol cule d'ADN. Les deux brins parentaux sont ANTI-PARALLELES ; l'un vers le sens 5' 3' et l'autre dans le sens 3' 5'.

5 L' longation de l'ADN progresse toujours dans le sens 5' 3' et produit un brin compl mentaire et anti-parall le au simple brin d'ADN matrice. Pour commencer la synth se de l'ADN, les ADN polym rases ont besoin d'une petite r gion double brin form e d'une amorce d'ARN d'une dizaine de bases appari es aux brins matrices. Cette amorce (primer) est synth tis e par une ARN polym rase appel e primase. Ces amorces d'ARN sont indispensables car l'ADN polym rase a besoin d'une extr mit 3'-OH libre pour lier le premierdNTP. L' longation se fait gr ce l'ADN polym rase III chez Comme l'action de l'ADN polym rase se fait que dans le sens 5'-3' et que les brins matrices sont anti-parall les, il existe sur la fourche de r plication 2 m canismes de r plication diff rents : Synth se d'un brin direct (pr coce) : C'est le brin synth tis , compl mentaire du brin parental orient 3' 5'.

6 La progression de la copie a le m me sens de progression de la fourche de r qui permet une synth se continue dans le sens 5' 3' jusqu'au point de terminaison. Synth se d'un brin retard (tardif) : C est le brin compl mentaire du brin parental orient 5' 3'. Le sens de la progression de la copie est oppos au sens de progression de la fourche de r plication. Ce brin ne peut- tre synth tis quede fa on discontinue sous la forme d'une s rie de petits fragments appel s :FRAGMENTS D OKASAKI. Chaque fragment commence par une amorce d'ARN puis il y a longation par l'ADN polym rase III. Ensuite il y a digestion de cette amorce par une RNase H, puis remplacement par un fragment d'ADN gr ce l'ADN polym rase I et enfin liaison (ligation) des fragments d'Okasaki par l'ADN ligase.

7 Terminaison : Elle n cessite des m canismes enzymatiques encore mal connus. Sur le plan morphologique, , on remarque la formation de la forme th ta : au cours de la r plication qui va aboutir la s paration de deux mol cules d'ADN. Chez comme chez la plupart des procaryotes, il existe UNE SEULE ORIGIE DE REPLICATION . Chez les eucaryotes : La r plication est galement semi conservatrice,bidirectionnelle et orient e. C'est le m me principe avec cependant certaines diff rences : - Chez les eucaryotes, le site :origine de r plication est appel "S quence autonome de r plication" (ARS = autonomousreplicationsequence).

8 Il existe sur l'ADN lin aire un tr s grand nombre d'ARS. Au moment de la r plication, il se forme alors plusieurs yeux de r plication sur un m me chromosome. Chaque unit de r plication est appel e REPLICON. - L'ADN tant associ aux histones, il faut que les nucl osomes se dissocient pour permettre le d roulement de l'ADN et sa r plication. Les mol cules D ADN nouvellement form es s'organisent tr s rapidement en nucl osomes en s'associant aux histones. Chez les eucaryotes, 5 ADN polym rases sont d crites actuellement : L'ADN polym rase : qui a aussi une fonction primase en s'associant d autres enzymes. L'ADN polym rases et ADN pol :sont impliqu s dans les m canismes de r paration de l'ADN car elles ont une activit exonucl asique dans le sens 3' 5'.

9 L'ADN polym rase (delta) :qui est responsable de l' longation de l'ADN nucl aire. Elle a aussi une activit exonucl asique 3' 5'. L'ADNpolym rase (gamma) : responsable de l' longation de l'ADN mitochondrial. Cas particulier des t lom res : Sur l'ADN lin aire, au d but du segment pr coce et la fin du segment qui a t r pliqu par les fragments d'Okazaki ; comment peut- tre combl le segment primer ? Il existe une enzyme nomm e la t lom rase qui a une activit transcriptase inverse ;elle va synth tiser de l ADN partir de l ARN.