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. 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.

2 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. 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 .

3 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'. 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.

4 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'. 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.

5 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. 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).

6 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'. 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.

7 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.