Fiche de révision : Réplication de l’ADN

📋 Plan du Cours

1. Principes généraux de la réplication
2. Origines et fourches de réplication
3. Élongation et amorçage
4. Brins direct et tardif
5. Étapes enzymatiques de synthèse
6. Fidélité et réparation de l’ADN
7. Différences procaryotes-eucaryotes
8. Réplication et cycle cellulaire
9. Protection et raccourcissement des télomères
10. Rôle de la télomérase

📖 1. Principes généraux de la réplication

🔑 Notions clés & Définitions

• Réplication semi-conservative : Produit deux molécules d’ADN contenant chacune un brin parental et un brin fils nouvellement synthétisé.
• Complémentarité des bases : Permet de recopier chaque brin parental en ajoutant des nucléotides complémentaires pour former un brin fils.

📝 Points essentiels

• 🔄 Les phases de la réplication sont:
  1. l’initiation
  2. l’élongation
  3. la terminaison

💡 Astuce mémo

Origine → ouverture → synthèse → vérification

📖 2. Origines et fourches de réplication

🔑 Notions clés & Définitions

• Origine de réplication : Région chromosomique où la double hélice s’ouvre et où débute la réplication.
• Bulle de réplication : Région d’ADN ouverte autour d’une origine et possédant une fourche de réplication à chacune de ses extrémités.

📝 Points essentiels

• À partir d’une origine, la réplication progresse de façon bidirectionnelle au niveau des deux fourches jusqu’à la synthèse complète des brins fils.

💡 Astuce mémo

Une bulle ouverte possède une fourche à chacune de ses extrémités

📖 3. Élongation et amorçage

🔑 Notions clés & Définitions

• Amorce : Courte séquence d’ARN synthétisée par la primase, qui fournit une extrémité 3’-OH nécessaire à l’ADN polymérase.
• ADN polymérase : Synthétise un brin fils en ajoutant des désoxyribonucléotides complémentaires à l’extrémité 3’-OH d’une amorce.

📝 Points essentiels

📌 La synthèse d’un brin fils par l’ADN polymérase se fait uniquement dans le sens 5’-3’.

💡 Astuce mémo

La primase amorce, l’ADN polymérase prolonge

📖 4. Brins direct et tardif

🔑 Notions clés & Définitions

• Brin direct : Synthétisé en continu dans le sens de progression de la fourche à partir d’une seule amorce.
• Brin tardif : Synthétisé de manière discontinue et rétrograde, dans le sens opposé à la progression de la fourche, à partir de multiples amorces.

★ À maîtriser

📌 À une fourche donnée, le brin direct suit la progression de la fourche tandis que le brin tardif est synthétisé en sens opposé, et leur rôle s’inverse entre les deux fourches d’une même bulle.

Compléments

• Les fragments d’Okazaki sont les fragments d’ADN synthétisés successivement sur le brin tardif.

💡 Astuce mémo

Direct = continu dans le sens de la fourche ; tardif = discontinu en sens opposé

📖 5. Étapes enzymatiques de synthèse

★ À maîtriser

• La réplication à une fourche comporte l’ouverture de la double hélice, la stabilisation des brins parentaux, la synthèse des amorces, l’élongation par l’ADN polymérase, le remplacement des amorces et la ligature des fragments.

Compléments

📌 Les amorces d’ARN du brin tardif sont dégradées, remplacées par de l’ADN, puis les fragments d’ADN sont reliés par une ADN ligase.

💡 Astuce mémo

Hélicase → protéines stabilisatrices → primase → polymérase → ligase

📖 6. Fidélité et réparation de l’ADN

🔑 Notions clés & Définitions

• Activité 3’-5’ exonucléasique : Permet à certaines ADN polymérases d’exciser un nucléotide erroné depuis l’extrémité 3’ du brin en cours de synthèse.
• Système MMR : Methylation-Directed Mismatch Repair qui répare les erreurs de réplication ayant échappé à la sélection des bases et à la correction d’épreuve.

★ À maîtriser

• 🔄 Les mécanismes de fidélité sont: sélection stricte des bases complémentaires, correction d’épreuve par activité 3’-5’ exonucléasique, réparation des mésappariements par le système MMR

Compléments

• Les ADN polymérases procaryotes I, II et III ainsi que les ADN polymérases eucaryotes delta et epsilon possèdent une activité de correction d’épreuve 3’-5’ exonucléasique.

• Chez Escherichia coli, le système comprend:

  • MutS
  • MutL
  • MutH

• Le système MMR reconnaît le brin contenant l’erreur, le clive par une activité endonucléase, dégrade le fragment par une exonucléase, le resynthétise avec une ADN polymérase et le relie avec une ADN ligase.

💡 Astuce mémo

Sélection → proofreading → MMR

📖 7. Différences procaryotes-eucaryotes

★ À maîtriser

📌 Chez les procaryotes, l’ADN est circulaire et sa réplication est continue dans le cytosol, tandis que chez les eucaryotes l’ADN est linéaire et répliqué dans le noyau uniquement pendant la phase S.

Compléments

• Chez les procaryotes, DnaG synthétise les amorces, l’ADN polymérase III assure principalement l’élongation et l’ADN polymérase I dégrade les amorces.

• Chez les eucaryotes, l’ADN polymérase alpha synthétise les amorces, les ADN polymérases delta et epsilon assurent principalement l’élongation et la RNase H participe à la dégradation des amorces.

💡 Astuce mémo

Procaryote circulaire et continu ; eucaryote linéaire, nucléaire et limité à la phase S

📖 8. Réplication et cycle cellulaire

📝 Points essentiels

• Avant la réplication, une cellule diploïde possède 2n chromosomes à une chromatide ; après la phase S, elle possède toujours 2n chromosomes, mais chacun comporte deux chromatides sœurs identiques.

📌 La réplication eucaryote a lieu uniquement pendant la phase S du cycle cellulaire, avant la mitose.

• Pendant la mitose, les chromatides sœurs se séparent et sont réparties entre deux cellules filles génétiquement identiques, qui retrouvent chacune 2n chromosomes à une chromatide.

💡 Astuce mémo

2n à une chromatide → phase S → 2n à deux chromatides → mitose

📖 9. Protection et raccourcissement des télomères

🔑 Notions clés & Définitions

• Télomère : Région terminale constituée de séquences répétées, par exemple TTAGGG, qui protège l’extrémité d’un chromosome linéaire.

★ À maîtriser

• Après la dégradation de la dernière amorce du brin tardif, une brèche terminale ne peut pas être comblée faute d’extrémité 3’-OH, ce qui raccourcit les télomères à chaque division.

📌 Au-delà de la limite de Hayflick, le raccourcissement critique des télomères entraîne la sénescence cellulaire, l’arrêt des divisions et la mort cellulaire.

Compléments

• L’extrémité 3’ sortante du télomère envahit la double hélice et forme une boucle appelée T-loop, qui protège l’extrémité chromosomique des fusions.

💡 Astuce mémo

Extrémités linéaires → réplication incomplète → raccourcissement télomérique

📖 10. Rôle de la télomérase

🔑 Notions clés & Définitions

• Télomérase : Enzyme à activité réverse transcriptase qui synthétise de l’ADN à partir d’un ARN matrice complémentaire des répétitions télomériques.

★ À maîtriser

• La télomérase s’apparie au brin parental grâce à son ARN matrice, allonge le télomère dans le sens 5’-3’, puis permet à l’ADN polymérase alpha de synthétiser une amorce qui comble la brèche du brin tardif.

Compléments

• Les cellules souches et les cellules germinales expriment la télomérase et possèdent ainsi un potentiel réplicatif quasi illimité.

💡 Astuce mémo

ARN matrice → allongement du télomère → nouvelle amorce → comblement

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison procaryotes-eucaryotes