Fiche de révision : Réplication de l’ADN

📋 Plan du Cours

1. Rôle et principe de réplication
2. Organisation de l’ADN nucléaire
3. Ouverture de la molécule d’ADN
4. Initiation de la synthèse
5. Brins avancé et retardé
6. Fidélité de la réplication
7. Maturation des fragments
8. Télomères et fin de réplication
9. Origines et variations cellulaires
10. Protéines et polymérases

📖 1. Rôle et principe de réplication

🔑 Notions clés & Définitions

• Réplication semi-conservatrice : Produit deux molécules d’ADN contenant chacune un brin parental matrice et un brin néosynthétisé.

★ À maîtriser

• La réplication de l’ADN précède la mitose afin de permettre la transmission d’une copie de l’information génétique à chaque cellule fille.

Compléments

• L’expérience de réplication en milieu contenant du 14N et du 15N permet de mettre en évidence le caractère semi-conservateur de la réplication grâce à un gradient de CsCl.

💡 Astuce mémo

Brin parental ≠ brin néosynthétisé

📖 2. Organisation de l’ADN nucléaire

🔑 Notions clés & Définitions

• Nucléosome : Formé d’ADN associé à des histones et participant à la condensation de l’ADN.

★ À maîtriser

• La taille moyenne d’un noyau cellulaire est de 10 μm, tandis que la longueur de l’ADN humain déroulé atteint 1,8 mètres.

Compléments

📌 L’hétérochromatine correspond à de l’ADN condensé, tandis que l’euchromatine correspond à de l’ADN décondensé.

• La méthylation des histones et de l’ADN est associée à la condensation, tandis que l’acétylation des histones est indiquée avec l’ADN décondensé.

💡 Astuce mémo

ADN long → condensation en chromatine

📖 3. Ouverture de la molécule d’ADN

🔑 Notions clés & Définitions

• Topoisomérase : Résout les problèmes topologiques de l’ADN en le coupant, en le désenroulant puis en le recollant.

• Hélicase : Se fixe sur l’ADN et casse les liaisons hydrogène afin d’ouvrir une bulle de réplication.

• Protéines SSB : Se fixent sur l’ADN simple brin et empêchent les brins séparés de se réenrouler sur eux-mêmes.

📝 Points essentiels

• Les hélicases, les protéines SSB et les topoisomérases ouvrent et maintiennent la bulle de réplication.

💡 Astuce mémo

Topoisomérase → hélicase → SSB

📖 4. Initiation de la synthèse

★ À maîtriser

📌 La synthèse d’un nouveau brin d’ADN s’effectue toujours dans le sens 5’ vers 3’ par ajout complémentaire de nucléotides.

• L’ADN polymérase α associée à la primase initie la synthèse en ajoutant une amorce complémentaire constituée de nucléotides d’ARN.

Compléments

• La primase forme une amorce d’environ 10 nucléotides.

📌 Les nucléotides de l’ADN utilisent la thymine, tandis que les nucléotides de l’ARN utilisent l’uracile.

💡 Astuce mémo

Primase puis polymérase

📖 5. Brins avancé et retardé

🔑 Notions clés & Définitions

• Brin avancé : Synthétisé de manière continue dans le sens 5’ vers 3’ par l’ADN polymérase ε.
• Brin retardé : Synthétisé de manière discontinue dans le sens 5’ vers 3’ par fragments d’Okazaki, avec l’intervention de l’ADN polymérase δ.

📝 Points essentiels

• Les fragments d’Okazaki mesurent environ 150 nucléotides.

• La bulle de réplication s’ouvre dans les deux directions tandis que les polymérases synthétisent les nouveaux brins à partir des fourches de réplication.

💡 Astuce mémo

Avancé continu, retardé discontinu

📖 6. Fidélité de la réplication

★ À maîtriser

• Lors de la copie, une erreur survient initialement environ tous les 1000 nucléotides copiés.

• L’activité exonucléasique de 3’ vers 5’ des ADN polymérases retire le nucléotide mal apparié puis permet la reprise de la synthèse correcte.

• La réparation des mésappariements repose sur un complexe protéique qui retire les nucléotides mal appariés et les remplace.

Compléments

• Après réparation des mésappariements, la fréquence indiquée atteint environ une erreur par million de nucléotides puis environ une erreur par génome.

💡 Astuce mémo

Mésappariement → excision → remplacement

📖 7. Maturation des fragments

🔑 Notions clés & Définitions

• Ligase : Relie les extrémités 3’-OH et 5’ des fragments d’ADN en collant les morceaux entre eux.

📝 Points essentiels

• La ribonucléase H enlève les amorces d’ARN contenant de l’uracile et l’ADN polymérase δ comble les trous avec de l’ADN.

• La maturation du brin retardé consiste à retirer les amorces d’ARN, combler les trous avec de l’ADN puis relier les fragments par la ligase.

💡 Astuce mémo

Retirer → combler → relier

📖 8. Télomères et fin de réplication

🔑 Notions clés & Définitions

• Télomère : Séquence ajoutée à l’extrémité des chromosomes pour résoudre le problème de réplication terminale du brin retardé.
• Télomérase : Enzyme qui rallonge les chromosomes en ajoutant des séquences télomériques en 3’.

📝 Points essentiels

• En 1982, Elizabeth Blackburn, Jack Szostak et Carol Greider découvrent les télomères, puis la télomérase est découverte en 1985.

• Les télomères forment des boucles aux extrémités des chromosomes.

💡 Astuce mémo

Amorce terminale impossible → télomérase

📖 9. Origines et variations cellulaires

★ À maîtriser

📌 Les procaryotes possèdent une seule origine de réplication et n’ont pas besoin de télomères, tandis que les eucaryotes possèdent plusieurs origines de réplication.

Compléments

• Le génome humain possède environ 30 000 origines de réplication.

💡 Astuce mémo

Procaryotes : une origine ; eucaryotes : origines multiples

📖 10. Protéines et polymérases

🔑 Notions clés & Définitions

• Réplisome : Complexe protéique qui coordonne la réplication de l’ADN et comprend notamment les polymérases, la primase, les protéines SSB, l’hélicase, la topoisomérase et la ligase.

★ À maîtriser

• Chez les eucaryotes, l’ADN polymérase α associée à la primase initie la réplication, l’ADN polymérase δ allonge le brin retardé, l’ADN polymérase ε allonge le brin avancé, l’ADN polymérase β participe à la réparation, et l’ADN polymérase γ réplique l’ADN mitochondrial.

• Chez les procaryotes, l’ADN polymérase I enlève les amorces et répare les fragments d’Okazaki, l’ADN polymérase II participe à la réparation et l’ADN polymérase III réalise principalement la synthèse et la correction de l’ADN.

Compléments

• La vitesse de réplication indiquée chez les procaryotes est de 1000 nucléotides par seconde.

📊 Tableaux de synthèse

Fonctions des ADN polymérases