La réplication de l`ADN

La réplication de l’ADN
SBI4U
L. Kutchaw
http://www.youtube.com/watch?v=
HBwyNrkYnp0
http://www.youtube.com/watch?v=
-qAr5Ib_6as
Le 3 théories de la réplication de l’ADN
 La théorie conservatrice: la réplication comporte la
formation de deux nouveaux brins fils à partir des
matrices parents et ces deux nouveaux brins s’unissent
ensuite pour créer une nouvelle double hélice.
 La théorie semi-conservatrice: chacune des
molécules filles se compose d’un brin parent et d’un
nouveau brin.
 La théorie dispersive: les molécules parents sont
décomposées en fragments et que les deux brins d’ADN
filles sont constitués d’un assortiment d’ADN parental et
de nouvel ADN.
Meselson et
Stahl 1957
Donc, la
réplication de
l’ADN est semiconservatrice!
(fig.7.22)
Hypothèse: La réplication de l’ADN est semi-conservatrice
Protocol:
1. Croissance
bactérienne dans un
milieu N 15 (lourd)
4. Avant la première réplication l’ADN
parent est 100% N 15 (lourd)
2. Transfère des bactéries
dans un milieu N 14 (léger)
3. Échantillonnage à 0
minutes, 20 minutes
(une réplication
complète) et 40 minutes
(2 réplications
complètes)
Résultats:
Après 2 générations, la
moitié de l’ADN est hybride
(N14/N15) et l’autre moitié
est léger (N14)
Conclusion: Le modèle de réplication est seulement possible si chaque
molécule d’ADN contient un brin parent (N15) et un nouveau brin (N14). Donc,
la réplication de l’ADN est semi-conservatrice.
La réplication de l’ADN ce fait en trois
étapes (fig. 7.23 et 7.24)
 L’activation:
 À l’origine de réplication (100 à 200
pb), les enzymes se lient à l’ADN et
sépare les deux brins pour former
une bulles de réplication.
 L’ADN polymérase s’insère entre
les deux brins et catalyse l’ajout de
nucléotides complémentaires
formant un nouveau brin d’ADN (cet
endroit est la fourche de réplication)
 Les hélicases sont responsable de
dérouler l’ADN et de maintenir cette
conformation
 Chez les eucaryotes, les fourches
de réplication se déplacent 10X
plus lentement que chez les
procaryotes
L’élongation
 ADN polymérase lie des nouveaux nucléotides
seulement à l’extrémité 3’ (-OH). Donc, l’élongation se
passe dans la direction 5’ à 3’
 L’amorce est utilisé point de départ à l’ancrage. Cette
séquence est synthétisé par primase.
 Sur le brin complémentaire, l’élongation doit aussi se
passer dans la direction 5’ à 3’ mais pas en brin
continu…l’ADN polymérase forme des fragments
d’Okazaki.
Suite…
 Le brin principal (avancé): répliqué dans le sens
5’-3’ sans interruption
 Le brin secondaire (retardé): l’ADN polymérase
ajoute des nucléotide à l’extrémité 3’, ADN
ligase colle les brins ensemble (catalyse la
formation de liaisons phosphates entre les
nucléotides)
Revue: élongation fig. 7.26
L’achèvement
 À la fin de l’élongation
deux nouvelles
molécules filles sont
(presque) terminées.
Elles s’enroulent
automatiquement dans
leur structure
hélicoïdale.
 MAIS il y a un
problème à chaque
extrémité du
chromosome linéaire!
Et là! Le secret de la vie éternelle?
 Le problème: L’ADN polymérase coupe
une amorce d’ARN d’un fragment
d’Okazaki, l’espace est comblé par les
nouveaux nucléotides ajoutés à l’extrémité
3’ mais l’extrémité 5’ demeure un brin
simple.
 La cellule n’a pas d’enzymes capables de
travailler dans le sens 3’-5’!
 Les nucléotides du brin simple se
détachent: le résultat est des molécules
d’ADN filles plus courtes que la molécule
d’ADN mère.
(fig. 7.27)
La vie nous étonne encore!
Les télomères: sont les séquences de
nucléotides retrouvés à l’extrémité des
chromosomes linéaires.
La télomérase est une enzyme qui
prolonge les télomères.
Les répétions des télomères et le cancer.
L’érosion des télomères entraîne la mort
de la cellule (sénescence).
L’activité du gène qui code la télomérase
est directement liée à la longévité de la vie
et le cancer.
Les cellules cancéreuses qui évite le
mécanisme naturel de l’apoptose
démontre une activité acrue de la
télomérase.
Suite…
 http://ww
w.nature.
com/nrd/j
ournal/v5/
n7/box/nr
d2081_B
X1.html
La vérification et la correction
 La réplication de l’ADN semble ordonné mais en
réalité elle est chaotique, donc il est nécessaire
d’avoir un mécanisme de correction en place.
 Le taux d’erreur: une erreur tous les 10 000 à
100 000 nucléotides.
 L’ensemble des enzymes qui participent à la
réplication de l’ADN est connu sous le nom de
machine à répliquer
 La fidélité finale de la réplication est de
1/10 000 000.
Les télomères et la télomérase
La découverte et
leur fonction de
protection
chromosomique:
Herman Muller et
Barbara McClintock
proposent les
caractéristiques de
manière indépendante
en 1930
Les chromosomes humains
comportent des milles de
répétition d’une séquence de 6
nucléotides aux extrémités
<<TTAGGG>>
Muller, 1930
 Étudiant de Thomas Hunt Morgan
 Induit des mutations aléatoires dans les
chromosomes de la mouche du vinaigre
(Drosophilia) et remarque que les
extrémités chromosomiques semble
résister aux rayons-X.
 Il propose que les extrémités doivent
comporter des gènes de <<protection>>
 Il a été accordé le prix Nobel en 1946 pour
la génération de mutations par l'irradiation
aux rayons-X
 Il n’avait pas tout à fait raison…
McClintock, 1941
 Modèle: maïs
 Étudie le conséquences des
ruptures chromosomiques en
produisant des chromosome de
maïs dicentriques qui se
divisent lors de la mitose.
 Elle remarque que les
extrémités (télomères) sont
instables (fragiles) une fois
brisés et ont tendance à se lier
à n’importe quelle autre
séquence simple à proximité.
Suite…McClintock
 En répétant son protocole avec divers types de cellules chez le même
organisme modèle, les cellules embryonnaire donnaient des
résultats intéressants. Une fois l’extrémité chromosomique a subit une
rupture, un mécanisme semble <<réparer>> la séquence. Aujourd’hui
les scientifiques attribuent cette réparation à <<télomérase>>, une
enzyme active chez les cellules souches, les cellules embryonnaires
et certaines cellules somatiques.
Mise en application
 Le traitement du cancer à l’aide de la
composition de l’ADN riche en guanine.
Information:
 les oncogènes et les télomères sont riches en guanine.
 Ces sections d’ADN (et d’ARN) peuvent prendre un structure
secondaire nommé G-quadruplex
 Les traitements contre le cancer implique le développement
de drogue qui peuvent ciblé et se lié au G-quadruplex
 La liaison peut empêcher l’élongation des télomères ou
inciter l’apoptose des cellules cancéreuses
 Düchler, 2012.
(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/22424091)
Ressources supplémentaires
http://www.nature.com/scitable/topicpage/t
elomeres-of-human-chromosomes-21041
http://mon.ftp.a.moi.chezalice.fr/Ecole/DEUG_SV2/Moleculaire/Mol
ecul2.pdf
http://www.biofondations.gc.ca/francais/Vi
ew.asp?x=738
Trop pertinent au cours de
Biologie 12 pré-u!!!
Nous allons visionner la version française
ensemble en classe (la qualité de l’image
laisse un peu à désirer) mais la version
anglaise sur Netfilx est disponible en HD.