Fiche de révision : Réplication de l’ADN génomique

📋 Plan du Cours

1. Principes généraux de la réplication
2. Origines et fourches de réplication
3. Synthèse polarisée et asymétrique
4. Initiation et ouverture de l’ADN
5. Phases et différences cellulaires
6. Activités et polymérases réplicatives
7. Modèle eucaryote et maturation

📖 1. Principes généraux de la réplication

🔑 Notions clés & Définitions

• Réplication de l’ADN : Processus de doublement du contenu en ADN d’une cellule avant sa division, afin que les deux cellules filles reçoivent la même information génétique que la cellule mère.
• Réplication semi-conservative : Produit des molécules d’ADN constituées chacune d’un brin parental et d’un brin néosynthétisé.

★ À maîtriser

• La réplication de l’ADN a lieu pendant la phase S, ou phase de synthèse, du cycle cellulaire.

Compléments

• Lors de la synthèse de l’ADN, chaque nucléotide est sélectionné par complémentarité avec la base correspondante de la matrice ADN.

💡 Astuce mémo

Semi-conservative : un brin parental face à un brin néosynthétisé

📖 2. Origines et fourches de réplication

🔑 Notions clés & Définitions

• Origine de réplication : Site où se positionne la machinerie de réplication et où commence l’ouverture de l’ADN.
• ARS : Séquence particulière correspondant à une origine de réplication et dépourvue de nucléosomes.

📝 Points essentiels

• Chez les procaryotes, la réplication commence sur une seule origine, tandis que les eucaryotes possèdent de multiples origines, avec 20 000 à 30 000 sites répartis de façon homogène dans le génome humain.

• Un réplicon est une unité de réplication, c’est-à-dire une zone d’ADN répliquée à partir d’une même origine, dont la longueur est de 100 à 200 kb chez l’homme.

• L’ouverture de l’ADN à une origine forme deux fourches de réplication qui progressent simultanément en sens opposés.

💡 Astuce mémo

Procaryotes : une origine ; eucaryotes : origines multiples

📖 3. Synthèse polarisée et asymétrique

🔑 Notions clés & Définitions

• Fragments d’Okazaki : Les fragments d’Okazaki sont des fragments d’ADN de 100 à 2 000 nucléotides synthétisés successivement sur le brin retardé, chacun à partir d’une amorce ARN.

★ À maîtriser

📌 Les ADN polymérases ne synthétisent l’ADN que dans le sens 5′→3′ en utilisant un brin matrice orienté 3′→5′.

• Les ADN polymérases catalysent la formation d’une liaison phosphodiester entre le phosphate 5′ d’un dNTP et l’extrémité 3′-OH libre de l’amorce ou de la chaîne en croissance.

Compléments

• Sur le brin retardé, les amorces ARN sont ensuite hydrolysées, les lacunes sont comblées et une ligase soude les fragments d’ADN.

💡 Astuce mémo

Brin direct continu, brin retardé discontinu

📖 4. Initiation et ouverture de l’ADN

🔑 Notions clés & Définitions

• Amorce ARN : Courte séquence d’ARN complémentaire de l’ADN matrice qui fournit l’extrémité 3′-OH nécessaire au démarrage de la synthèse d’ADN.

★ À maîtriser

📌 Les ADN polymérases ne peuvent pas initier de novo une chaîne d’ADN et doivent ajouter les nucléotides à une extrémité 3′-OH préexistante.

• Les primases sont des ARN polymérases ADN-dépendantes qui synthétisent les amorces ARN au sein du primosome.

Compléments

• Les hélicases, enzymes ATP-dépendantes, ouvrent la double hélice, tandis que les protéines SSB stabilisent l’ADN simple brin sans consommer d’ATP ni exercer d’activité enzymatique.

💡 Astuce mémo

Origine → hélicase → SSB → amorce

📖 5. Phases et différences cellulaires

🔑 Notions clés & Définitions

• Réplisome : Complexe multiprotéique qui synthétise les deux molécules d’ADN pendant l’élongation.

📝 Points essentiels

• La réplication comprend successivement l’initiation, l’élongation et la terminaison.

• L’initiation comprend la reconnaissance de l’origine par une protéine initiatrice, l’ouverture de l’ADN par l’hélicase et le recrutement des facteurs nécessaires.

📌 Les génomes procaryotes sont plus volontiers circulaires et possèdent généralement une origine, tandis que les génomes eucaryotes sont fragmentés en chromosomes, associés à des histones et possèdent de nombreuses origines ainsi que des extrémités chromosomiques à maintenir.

💡 Astuce mémo

Initiation → élongation → terminaison

📖 6. Activités et polymérases réplicatives

📝 Points essentiels

• Les ADN polymérases réplicatives peuvent posséder une activité polymérasique 5′→3′, une activité exonucléasique 5′→3′ de déplacement de coupure et une activité exonucléasique 3′→5′ de relecture.

• Lorsqu’un nucléotide est mal apparié, l’ADN polymérase s’arrête, recule dans le sens 3′→5′, excise le nucléotide incorrect puis reprend la synthèse dans le sens 5′→3′.

• Chez les procaryotes, l’ADN polymérase III est le principal acteur de la synthèse des brins précoce et retardé, avec une vitesse estimée à 750 nucléotides par seconde et une processivité supérieure à 50 kb.

• Chez les eucaryotes, la polymérase α/primase initie la réplication, la polymérase δ/ε assure l’élongation avec correction d’épreuves, et la polymérase γ réplique spécifiquement l’ADN mitochondrial.

💡 Astuce mémo

Polymérase α initie ; δ/ε allongent et corrigent

📖 7. Modèle eucaryote et maturation

★ À maîtriser

• Chez les eucaryotes, l’initiation commence par la reconnaissance de l’origine par l’antigène T, l’ouverture de l’ADN par une hélicase et la fixation de RPA sur l’ADN simple brin.

• La polymérase α/primase synthétise une amorce constituée d’environ 10 ribonucléotides suivis de 20 à 30 désoxyribonucléotides, puis elle est remplacée par la polymérase δ/ε.

• Après le retrait de l’amorce ARN par la RNase H, la polymérase δ/ε comble la lacune et l’ADN ligase rétablit la continuité du brin.

Compléments

• RFC et PCNA permettent le recrutement de la polymérase δ/ε, qui synthétise plusieurs kilobases sur le brin direct et des fragments d’Okazaki de 100 à 2 000 nucléotides sur le brin retardé.

• La réplication déstabilise les nucléosomes et dissocie les histones, ce qui nécessite le doublement des protéines histones par néosynthèse et recyclage pour reconstituer les nucléosomes.

💡 Astuce mémo

α/primase → RFC-PCNA → δ/ε → RNase H → ligase

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des polymérases réplicatives