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Ruzé Mélanie & Julou Morgane – 14/10/20 – M. Felden – Biochimie - P2 Remarques du professeur : • Le cours a totalement changé depuis l’année dernière • Suite du cours de PACES • Diaporama non disponible sur moodle • Ne pas hésiter à poser des questions en cours et par mail • Schéma du cours de la réplication de PACES ou d’internet

LA RÉPLICATION DE L’ADN

I – Introduction

Tout organisme a besoin de répliquer son ADN avec précision avant chaque division cellulaire. Une bactérie a besoin de 20-30 minutes alors qu’un organisme humain c’est plutôt de 24 heures voire plus. La vitesse de polymérisation chez la bactérie est très rapide, de l’ordre de 500 à 1000 nucléotides / sec. C’est pourquoi en laboratoire avec la méthode de PCR on peut fabriquer de l’ADN très rapidement.

Chez les humains la vitesse de polymérisation est moins rapide car nous avons des nucléosomes, c’est à dire que nos segments d’ADN sont enroulés sur des protéines appelées histones qui donnent une compaction énorme des chromosomes et les polymérases ne peuvent pas passer.

La réplication chez les bactéries a été découverte dans les années 50, juste après la découverte de la double hélice par Watson et Crick. Les premières polymérases bactériennes ont été découvertes chez Escherichia Coli par Kornberg qui a reçu un prix Nobel en 1959 (Le prof a dit 1958 mais internet 1959) Il a découvert la 1ère polymérase qu’il a appelé ADN polymérase 1 mais ce n’est pas celle qui fait le plus d’action : c’est la polymérase 3. Le nom des polymérases bactériennes correspond à leur ordre chronologique de découverte.

A- L’ADN

Brin complémentaire : antiparallèle Matériel héréditaire transmis à la descendance ADN -> ARN -> Protéine

La séquence d’ADN est basée sur appariement des bases de nucléotides : adénine (A), thymine (T), cytosine (C), Guanine (G). La liaison AT forme 2 liaisons hydrogènes alors que la liaison CG forme 3 liaisons hydrogènes et est donc plus difficile à séparer. Chez les ARN le T est remplacé par un U et pour les sucres le désoxyribose est remplacé en ribose. Pour réaliser la réplication il va falloir ouvrir la double hélice et fabriquer des choses entre les 2 brins complémentaires.

L’ADN est polarisé avec un côté 5’ et un côté 3’ donc la réplication est antiparallèle. On aura un brin 5’-3’ et le brin qui va être construit sera 3’-5’.

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La réplication c’est la transmission à la descendance. C’est ce qui nous permet de nous multiplier. Le matériel génétique est transmis à la descendance. L’ADN est un stock transcrit en ARN et traduit en partie en protéines. Il y a généralement chez les bactéries, un ADN procaryote qui est dénudé et circulaire avec une seule origine de réplication (Ori). C’est à dire qu’avec une seule origine de réplication on peut fabriquer tout le chromosome bactérien. Chez les eucaryotes on a 23 paires de chromosomes et beaucoup d’origine de réplication (Ori). On estime qu’on a environ 1 Ori / 10 000 paires de bases ou 1 Ori / 100 000 paires de bases. Il faut donc que la réplication soit extrêmement bien coordonnée entre chaque fragment de chromosomes synthétisés pendant la phase S = phase de synthèse.

B- La réplication est semi-conservative

3 cas de figure : Conservateur : la nouvelle copie de la double hélice est entièrement néosynthétisé : le chromosome rouge va donner un néobrin synthétisé entièrement rouge et le chromosome bleu va donner un néobrin synthétisé entièrement bleu. Semi-conservateur : 1 des 2 brins parentaux est conservé (en rouge) : si une mutation apparaît elle sera transmise à la descendance Modèle dispersif : les molécules filles contiennent chacune un mélange de parties nouvellement synthétisés

Remarque : Quand Watson et Crick ont découvert la double hélice, ils avaient le choix entre 3 possibilités mais dès le début en 1953 ils ont dit qu’il y avait une séparation du brin et que l’un des brins était synthétisé dans le sens inverse. Ils ont exposé leur théorie sans aucune expérience et il a été démontré plus tard que c’était vrai. Hypothèse : La réplication de l’ADN est semi-conservative Expérience : 2 cultures : 1 bleue et 1 rouge contenant des macromolécules qui ont été marqué par de l’azote 15 (azote lourd car un neutron en plus) et par de l’azote 14. On a ensuite fait un gradient par centrifugation. Au début on avait que du N15 puis au bout de 20 min on obtient un mélange N15/N14 dans la même quantité et après 2 générations de bactéries on a un mélange et un néosynthétisé N14 qui migre plus haut car il est marqué à l’azote 14 qui migre plus haut.

C’est expérience (marquage isotopique différentiel de 2 mélanges) a permis de démontrer que chez les bactéries la synthèse de l’ADN se faisait selon un mode semi-conservateur.

C- Cycle cellulaire et mitose

Que se passent-il chez les eucaryotes ? Chez les eucaryotes, il y a un cycle cellulaire : interphase et mitose (= après doublement du stock d’ADN pendant la phase S, dissociation des chromosomes entre 2 cellules filles)

- G1 -> on prépare tout pour la réplication

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- G2 -> sépare les 2 molécules filles (23 paires de chromosomes avant de faire la mitose) Ça dure plusieurs heures, entre 10 à 15 heures en fonction du type cellulaire. *on s'intéresse surtout à la phase S dans ce cours

D - Les éléments nécessaire pour la réplication

- Une matrice d’ADN constituée par un brin parental : chacun des deux brins va servir de

modèle et constitue “la matrice “ Template)

- La présence de nucléotides : sous forme des nucléoside triphosphate dNTP : dATP, dTTP,

dCTP, dGTP, ces derniers apporteront en plus l'énergie nécessaire à la réaction. Ils vont être transformés en pyrophosphate et immédiatement dégradé en 2 phosphates. La libération du pyrophophate va former une liaison phosphodiester.

- La présence de nombreuses protéines : une dizaine

o Permettant aux 2 brins parentaux d’ADN de s’écarter o Accrocher les nucléotides les uns aux autres o D’autres réactions qu’on verra plus tard

- La présence de certains ions : qui est indispensable à la synthèse d’ADN car c’est un

catalyseur et il influence la productivité

Répulsion électrostatique : On amène une molécule chargée (-) à cause du phosphate (PO4

3-) à côté d’une chaine de double hélice qui va s’ouvrir temporairement mais qui est aussi chargée négativement donc les 2 se repulsent. Les ions positifs vont compensés ces charges (-). En absence d’ions on ne pourra jamais ajouter de nucléotides. Chronologie de la réplication :

Début : différent entre les bactéries et les humains Étapes de réplication : beaucoup de protéines mises en jeu Terminaison L’ensemble forme un réplicon.

II - La réplication chez les procaryotes

Les étapes du modèle procaryote

Origine de réplication appelée “ori” : Séquence particulière de 245 nucléotides chez les bactéries qui peuvent être reconnues par des protéines : protéines d’initiation de la réplication. Élongation du brin dans le sens 5’-3’ Terminaison Correction des erreurs sinon apparition potentielle de maladies

On va avoir 2 brins différents :

- 1 brin avancé - 1 brin retardé

A- Origine de réplication

Observation en microcopie électronique : Cairns 1962 Dans un plasmide on voit une origine de réplication, une séparation avec un dédoublement puis la terminaison.

1 seule origine par chromosome : ori C Réplication bidirectionnelle : la fourche de réplication avance dans les 2 sens puis va se rejoindre. Les 2 fourches se dépassent puis on a la terminaison Réplication rapide (500 - 1000 bases / seconde ; 20 à 100 min) 1 séquence de terminaison

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Dans les appareils de PCR on utilise les TAC polymérases. TAC : thermophilus aquaticus -> dans les sources chaudes de Yellowstone on a découvert des bactéries (thermus aquaticus) qui vivent à 100°C et qui ont donc des polymérases qui résistent à des températures allant jusqu’à 100°C. Ca a permis des économies monumentales car on doit chauffer les 2 brins à des températures très élevées donc les polymérases doivent également supportées ces températures.

Les enzymes qui interviennent avant les polymérases pour débobiner les segments s'appellent les hélicases et sont dépendantes de l’ATP comme source d’énergie. Elle ouvre l’ADN pour pouvoir faire avancer la fourche de réplication donc elle travaille juste avant la fourche de réplication. Une bulle de réplication correspond à l’endroit où sont synthétisé les fragments avancés ou segments d'Okazaki qui vont à contre-courant par rapport à l’avancé de la fourche. Pour une fourche on a :

Le brin avancé Le brin retardé

Pour 2 fourches de réplications on a donc le double. Remarque : L’ADN d’une personne, si on l'étire, peut couvrir la distance Terre-Lune (300 000km) et ça tient dans 1m90 et 75kg (dimensions du prof).

B. phase d'initiation

1. Reconnaissance de la séquence d’origine

Chez E. Coli on a une séquence particulière : OriC qui va être reconnue par des protéines DNA-A(boules vertes) qui va reconnaître une séquence (= séquence répétée 3 fois de 13 nucléotides avec 4 séquences de 9 nucléotides (ou paires de bases). Cet ADN A sous forme multimérique va s’enrouler autour de l’ADN et va ouvrir la double hélice au niveau des éléments répétés. Les séquences sont très riches en T (GATCTnTTnTTTT) car les nucléotides T ne font que 2 liaisons hydrogènes avec les nucléotides A et sont donc plus faciles à ouvrir. Le prof a abordé le sujet mais n’a pas insisté : Lors de la réparation de l’ADN, les protéines des bactéries savent quel est le brin néosynthétisé du brin parental par des méthylases qui n’ont pas eu le temps de méthylés l’ADN sur le brin néosynthétisé et donc c’est celui-ci qui doit être réparé car des erreurs sont survenues lors de la réplication.

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2. Formation du primosome, ouverture du double brin et stabilisation des brins

Association = primosome Les ADN polymérases ne peuvent pas commencer une séquence sans une aide extérieure. Elles font intervenir une ARN polymérase qui va faire un petit bout d’ARN sur 10 à 60 nucléotides d’ARN, pour que l’ADN polymérase puisse venir faire la synthèse du brin antiparallèle

Ce primosome (Wikipédia: assemblage de 2 enzymes : hélicase et primase) va être capable d’avancer grâce à une hélicase (ADN-B chez E.Coli). Juste devant on a les Single strand binding protein (SSB) = protéines fixatrices qui viennent

s’associer sur les simples brins pour maintenir l’état de l’ADN simple brin. L’hélicase ouvre la double hélice mais en absence de SSB les 2 brins se réapparient en formant des liaisons hydrogènes. On a donc besoin de protéines simple brin qui tapissent notre ADN et le laissent simple brin pour pouvoir faire la réplication.

3. Accrochage de l’ADN polymérase

La protéine clamp (forme un nœud coulant comme une cravate) stabilise l’ADN polymérase en faisant des contacts avec l’ADN et avec la polymérase faisant une processivité (= vitesse d’exécution de 500 -

1000 nucléotides/s chez les bactéries).

La polymérase (en rose) ajoute en permanence des briques complémentaires et reverse complémentaires (elle place les nucléotides dans le sens 3’5’ alors qu’elle est en train de lire le brin

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parental dans le sens 5’3’) et l’hélicase continue d’ouvrir l’ADN en consommant de l’ATP (très coûteux en énergie). La structure cristallographique des ADN Polymérases sont connues. Elles ressemblent à des mains donc elles possèdent au moins 5 domaines dans lesquels l’ADN va venir se fixer. Une enzyme s'appelle ADN polymérase est responsable de fabriquer les nouvelles molécules d’ADN. L’ADN polymérase s'insère dans la bulle de réplication, elle utilise les brins parents comme matrice et commence à ajouter un nucléotide triphosphate à la fois pour créer un néobrin complémentaire du brin existant.

4. Synthèse d'une amorce d’ARN

La primase fabrique 10 à 60 liaisons avec un duplex ARN-ADN qui va être clivée ensuite par une enzyme chez les humains : la RNAses H. Remarque : On parle de DNA primases mais elle correspond à une ARN polymérase. La polymérase commence à l’extrémité 3’ du brin parental. Par conséquent, elle synthétise le nouveau brin d’ADN dans le sens 5’-3’. Pour le brin retardé on avance à reculons car lors que l’ouverture de la double hélice on veut synthétiser des brins antiparallèles donc l’un va dans le sens de la fourche et l’autre dans le sens inverse et former les segments d’Okasaki sinon on aurait 2 brins parallèles. Le brin retardé se fabriquent progressivement mais est discontinu. C’est un éternel recommencement pour le brin retardé. Quand la fourche de réplication avance les 2 polymérases, une pour le brin avancé et une pour le brin retardé, sont au même endroit. Le brin retardé fait une boucle donc il rattrape son retard par la boucle en repositionnant les polymérases au même endroit (cela a valu un prix Nobel). Il faut imaginer une symétrie d’ordre 1. On a 2 origines de réplication et donc 4 polymérases Vocabulaire :

Brin principal : leading Brin retardé : lagging 1 kb : 1000 bases ou 1000 paires de bases

Le néobrin est aussi construit dans le sens 5’-3’ mais dans la direction opposée.

C- Élongation IL y a plusieurs ADN polymérases dans la bulle de réplication à la fois :

- Polymérases III : poursuit la synthèse de ADN sur l’amorce - Polymérase I : hydrolyse les amorces d’ARN et les remplacent en même temps par de l’ADN

*Et il y a aussi

- DNA ligase -> lie les fragments d’Okazaki les uns aux autres. - Polymérase II -> quand on a des mutations dans notre génomes (exposition au soleil par

exemple), elle corrige nos erreurs et mutations (=> pour les bactéries) - Polymérase III -> son avantage est qu’elle a une zone catalytique autocorrective qui permet

d’avoir un taux de mutation extrêmement bas (10-9 -> 1 erreur sur 1 milliard de nucléotides). Le chromosomes bactérien (staphylocoque doré) c’est 2,5 millions de paires de base, il ya des génomes plus gros (pseunomonas ça va à 6 millions de paires de base).

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Quel est la taille du génome humain ? 3 milliards de pair de base, il ya un facteur de 1000, donc dans notre génome a nous c’est 3 mutations. Ça a été façonner par l’évolution, il ne faut pas trop de mutation mais il n’en faut pas 0 non plus. Il faut que notre ADN mute pck ça peut faire des caractéristiques nouvelles, c’est comme ça qu’on a évolué. L’ARN mute beaucoup plus. Par exemple, les reverses transcriptases virales comme le virus mutent rapidement -> permet de passer d’un hôte animal à un hôte humain. Pour l’élongation il y a donc 3 ADN polymérase :

- La poly I est monomérique - La poly II à 4 sous unité - La poly III à 10 sous unité (celle qui nous fabrique tout le chromosome bactérien) C’est donc très

lourd Vitesse de polymérisation : la I et la II travaille moins vite car ça prend plus de temps d’enlever un segment d’ARN et de remplacer par de l’ADN ou de corriger un segment d’ADN. => 16 à 20 base/seconde I : 16 à 20 base/seconde II : 5à 10 base/seconde III : elle va bcp plus vite => c’est celle qu’on utilise pour les PCR (coûte très cher dans les labos). Il existe d’autres polymérases procaryotes : Poly IV et V

D- Terminaison

Quand les fourches de réplication on fait tout le travail et sont arrivés à un point de rencontre qu’elles doivent passer pour s’arrêter (le cas de la fourche 1 ou de la fourche 2). Séquences terminatrices qui vont favoriser le décrochage de la polymérase 3. Présence de séquence “terminator” pour chacun des 2 fourches Comment ça marche ? : Il y a des protéines comme la protéine Tus (Terminator Utilisation Substance) reconnaît certaine

séquence sur l’ADN du chromosome bactérien et va faire que la polymérase se dissocient de sa matrice. Il faut des enzymes très importantes qu’on appelle des topoisomérases On va en entendre parler car il existe des inhibiteurs de topoisomérases comme des fluoroquinolone (antibiotique) qui sont très utilisés en clinique humaine (il y a aussi des anti-cancéreux) ... Topoisomérase : 2 grandes familles

- Classe 1 : 1 coups de ciseaux réversibles dans l’ADN - Classe 2 : 2 coups de ciseaux pour éviter les enroulements de l’ADN en aval de la fourche de

réplication. => C’est pour que la fourche de réplication progresse On a besoin d’une topoisomérase pour libérer, une fois que les 2 chromosomes fils sont fabriqués, il faut casser le cercle. Intervention d’une topoisomérase IV pour catalyser la séparation des 2 chromosome Ensuite il faut vérifier et corriger Après qu’un brin d’ADN est synthétise, l’ADN polymérase II l’édite (corrige surtout la mutation liée à l’environnement) Si l’ADN polymérase trouve une erreur, une enzyme qui s’appelle nucléase l’enlève. L’ADN polymérase remplace l’erreur avec le/les nucléotide correcte L’ADN polymérase pour corriger les mutations souvent venant de l’environnement

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Récap : 1. Hélicase ouvre la double hélice d’ADN pour former une bulle de réplication 2. Les protéines fixatrices se lient aux brins parentaux pour les séparer. 3. Les primases fabriquent des amorces d’ARN sur les brins parentaux. 4. Les ADN polymérases utilisant les amorces comme points de départ. Elles ajoutent les nucléotides d’ADN …

Complexes de 10^9 kb donc très gros Un brin d’ADN est construit sans interruption. Comment on enlève une erreur ? :

- Soit immédiatement par l’activité d'autocorrection de la poly 3 (enlever le mauvais nucléotide par la sous-unité exonucléase 3’-5’ (elle est capable de grignoter dans l’autre sens) => 10-6 à

10-9. Ces erreurs-là arrivent souvent car les tautoméries vont faire en sorte que les des appariements normalement non conventionnels vont se faire.

- Si ça n'a pas été vérifier correctement par la sous-unité auto-correction il y a toujours notre Stock d’ADN, il y a des mécanismes de réparation capable d’enlever un bout de part et d’autre de

chaque erreur et action de correction de la polymérase 2 et une ligase qui va rabouter par une liaison phosphodiester

=> Toujours une polymérase 2 avec une ligase : c’est un système en tandem

Résumé du mécanisme : Si cela n’a pas été trouvé par notre stock catalytique de correction : on taille un peu plus large dans l’ADN

1. Une erreur est détectée par ADN polymérase 2. Enlèvement d’erreur par nucléase 3. Correction d’erreur par ADN polymérase (poly II chez la bactérie) 4. Ligase scelle le brin en place encore (recréer des liaisons phosphodiesters)

Aparté : Il y a certaine bactérie super intéressante qu’on peut mettre dans des réacteurs thermonucléaires : on leur coupe tout leur ADN par des rayonnement ionisant très puissant et au bout d’une heure c’est les radiodurance (elles sont dur aux radiations), on se demande si ça sera applicable sur l’humain, et au bout d’une ou deux générations, elles ont des mécanismes de corrections qui font qu’elles ont leur ADN en petit bout et arrivent à reprendre leur petit bout et à les remettre correctement. On ne sait pas encore réellement comment ça marche.

III. Réplication eucaryote :

Mécanisme généralement proche de celui des procaryotes : la réplication a lieu pendant la phase S du cycle cellulaire. Mais c’est plus complexe que pour les bactéries car les réplicons vont être plus séparer. Présence de nombreuse région (20 à 30 000 chez l’Homme) capable de fixer le complexe de reconnaissance de l’origine ORC.

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Présence de “minichromosome maintenance proteins” (MCM) L’activation de ORC/MCM est régulé par les cyclines et les “cyclo-dépendant, protéine kinase” Action non homogène sur un chromosome car c’est bcp plus gros, les polymérases sont arrivées au bout.

A. Caractéristique :

La réplication se fait en de nombreux points d’initiation qui sont positionnés le long du chromosome. Elle fait intervenir un nbr d’an poly + important que chez les procaryotes ( 9 ADN polymérase chez les eucaryotes)

o Le polymérase α /primase. Cette polymérase est impliquée dans l’initiation de la réplication (“priming”) o Polymérase β o Polymérase gamma o Polymérase delta o Polymérase epsilon

Il n’y a pas 3 ADN polymérases chez nous mais on a au moins 9. Pourquoi ? Car l’évolution a fait que ça à séparer des choses que la bactérie n’avait pas besoin, On a des polymérases spécifiques pour les ADN mitochondriaux, on a une compartimentation cellulaire qui est différent. Le chromosome humain est dans le noyau. On a spécifié certaine polymérase à des taches particulières. On ne les appelle pas 1,2,3 mais par une nomenclature grecque

La Polymérase 1 -> alpha : c’est l’initiation La Polymérase 2 -> epsilon : celle qui répare les mutations La Polymérase 3 -> delta : C’est la synthèse, celle qui fait tout le boulot

=> Elles sont toutes dans le noyau sauf gamma dans la mitochondrie (la gamma fait tout le boulot pour l’ADN mitochondrial) Il y a qui ont un rôle de cohésion des nucléotides. Et il y en a certaines polymérases, on ne connaît pas leur action.

Les 9 ADN polymérases eucaryotes :

Localisation Équivalent procaryote

Activité Activité 3’-5’ exonucléase

Facteur associés

Pol

Alpha α

Noyau ADN pol I Initiation - Primase, RP-

A

Pol Béta β Noyau Réplication, finition -

Pol

Gamma ɣ

Mitochondrie Synthèse, réparation +

Pol Delta δ Noyau ADN Pol III Synthèse finition + RF-C, PCNA

Pol

Epsilon ε

Noyau ADN pol II Synthèse, réparation +

Pol K κ Noyau Liaison des cohésines ?

Pol H,I,Z η,

ι, ζ

Noyau Réparation “by-pass” ?

Pol Q,L θ,

λ

Noyau Réparation ?

Pol S σ Noyau Cohésion des

chromatides

?

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Élimination des amorces ARN par RNAse H (inspiré de la réplication) (donne le coup de ciseau, utilisé

pour les médicaments à base d’acide nucléique, contre les maladies génétiques -> mucoviscidose) et l’exonucléase FEN1 Pas d’équivalent de séquence ter et de protéine TUS des procaryotes Intervention de cohésines pour stabiliser les chromatides jusqu'à l'anaphase

B- Topo-isomérase humaine : cible de certains anti-cancéreux :

Il y a toute une gamme de médicament qui sont des anti-cancéreux car les cellules cancéreuses n’ont plus l’inhibition de contact et se multiplient bcp plus vite. Exemple : Irinotecan (inhibiteur de la topoisomérase I humaine, contre les cancers

colorectaux, notamment chez les hommes de plus de 60 ans) La molécule va être capable de glisser dans le site actif de la topoisomérase et empêche son action donc elle ne donne pas de coup de ciseaux donc les brins s’emmêlent et la réplication s’arrête.

C- Enzyme :

- Hélicase : pour séparer les brins parentaux - Protéine RPA : pour maintenir les 2 brins séparer (ce sont les équivalents des protéines SSB

chez les bactéries) - Topoisomérases : pour éliminer les surenroulements positifs et introduire des négatifs) - Primase ARN poly ADN dépendante: pour synthétiser es amorce d’ARN - 5 ADN polymérase ADN dépendante eucaryote : alpha, beta, lambda, delta, epsilon (il y en a

9 de base mais les 5 là sont les + importantes) => il y a toujours les brins avancés (pol delta qui est responsable) et les brins retardés, il y a la RNAses

H qui elle n’est pas présentes chez les bactéries

D- Particularité :

Il y a 2 choses : le nucléosome et les télomères La majorité des chromosomes bactérien (pas tous) sont circulaires, donc il n’y a pas de problème de télomères (d’extrémité). C’est un problème et c’est ce qui explique le vieillissement. Les nucléosomes c’est les histones (H1, H2, H2a, H2b, H3, H4),

1. Présence de nucléosome :

- Nucléosomes parentaux restent associés et une répartition équivalente se fait entre les brins parentaux et fils de la molécule d’ADN

- Pdt la phase S du cycle cellulaire, de nouveaux nucléosomes sont synthétiser pour compléter les nucléosomes parentaux dans les cellules filles

- Chaque brin possède 50% de nucléosomes parentaux et 50% de nucléosomes néosynthétisés

C’est aussi semi-conservateur pour les protéines basiques où il y a 145 paires de bases compactées

(existent aussi chez les bactéries : Nucléotied light structure).

2. Présence de télomère :

Le chromosome étant linaire, il a un début et une fin. Il y a aura donc besoin d’enzyme qui sont des télomérase, qui sont des ARN reverse transmutase, qui sont indispensable pour préserver l’intégrité des

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chromosomes. Pourquoi on a besoin de choses particulières pour nos extrémités ?

Le brin avancé peut aller jusqu’au bout, mais le brin retardé travaille à reculons donc tout le bout de la fin il va le louper donc on peut perdre de l’info -> vieillissement cellulaire (on ne peut pas vivre plus de 150 ans).

Implication des télomères dans la sénescence cellulaire :

Plus il y a de division cellulaire, plus la longueur des télomères diminue La senescence cellulaire vient à partir du moment où on a perdu certaine info qui vont faire

que certaines protéines et certain ARN ne seront plus produites et qui sont duper important dans plein de fonction cellulaire (on aura des métabolismes qui vont moins bien marcher)

Les cellules peuvent entreprendre entre 40 et 50 divisions avant d’entrer en sénescence M1 un état de crise dpt

Prouvé scientifiquement : La méditation augmente l’activité des télomérase, on gagne une espérance de vie 10 a 15 ans (le prof médite 30 minutes par jour) Les télomères sont comme des gâchettes : on en a un nombre limité. Quand on en a plus on arrive en sénescence -> les cellules vont entrer en apoptose et là c’est gravissime. On ne code plus correctement le génome et en plus on perd nos cellules. A partir d’un certain temps on entre en processus de cancérisation. Lien +++ entre réduction de tailles des télomères et cancer.

E- Télomère et télomérase : protection des chromosomes

Comment marche la télomérase ? : Il y a des milliers de répartitions avec des séquence hyper-répété (TTAGGG). C’est ces 6 nucléotides que va reconnaitre la télomérase La télomérase prend une matrice d’ARN qu’elle va associer à ses répétitions télomériques (TTAGGG) et faire une extension d’amorces. Si des bases ne sont pas répliquées à cause du brin secondaires, le brin principal n’aura pas de problème.Mais le bras retardé a un trou, donc heureusement qu’il y a des télomères pour taper dans le trou. => Prix Nobel de médecine et physiologie 2009, EH blackburn , CW Greider , JW Szostak Découverte du mécanisme de protection des chromosomes par les télomères et la télomérase. Télomérase : enzyme capable de reconstruire les séquences répétées à partir d’une matrice d’ARN (AA…) qui se colle aux 2 derniers T. On peut donc rattraper la dégénérescence programmée de nos chromosomes. 3 étapes :

1. Appariement de l’ARN de la télomérase => synthèse d’une amorce 2. Elongation 3. Translocation

ADN polymérase se fixe sur l’amorce de l'ADN, elle est capable après de reconstruire ses répétitions inutiles (qui ne code pour rien, ce n’est que de la protection),

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On peut envoyer de la salive aux USA et ils nous renvoient un test pour connaître notre séquence d’ADN (savoir nos origines), on peut voir si on a de bons télomères et donc si on a une espérance de vie supérieure. Interdit en France Dans les cellules cancéreuses il y a une énorme activité des télomérases. ( ça peut être utiliser comme un marqueur)

L’érosion des télomères entraine la mort de la cellule (senescence) Les cellules cancéreuses qui évitent le mécanisme naturel de l'apoptose

IV - Réplication de l’ADN mitochondrial

La mitochondrie a origine bactérienne, c’est un cercle, c’est très particulier il y a donc 2 origines de réplication, une ADN polymérase gamma et fait intervenir une structure intermédiaire à 3 brins. Il y a un brin parental, un brin lourd et un démasquage qui se fait avec un brin parental néo-synthétisé Plus une cellule a besoin de métabolisme (cellules musculaires), plus on a de mitochondries. Réplication de l’ADN mit contrôlé par des gènes nucléaire et fait intervenir de nombreux facteur protéine d’origine nucléaire Réplication de l’ADN mit n’est pas limite à la phase S du cycle cellulaire Si on a besoin de bcp de mitochondries, nos cellules musculaires vont pouvoir multiplier nos mitochondries sans avoir besoin de passer par la phase S.

V- Réplication des rétrovirus :

On passe d’ADN a ARN on aura donc besoins d’une enzyme appelé Transcriptase inverse qui va fabriquer une matrice d’ADN complémentaire à la séquence ARN du virus. Mécanisme : ça rentre dans le génome, ça synthèse un autre génome au niveau de l’ADN, il y a transcription et libération de virus Les rétrovirus (covid, HIV…) : virus à ARN On essaie contre le covid les médicaments AZT : Azytropmyscine (analogue de nucléotide) qui inhibe HIV mais ça ne marche pas pour le moment. Transcriptase inverse de HIV inhibé par l’AZT, analogue

de nucléotide