La transmission de l’information génétique (1)

Réplication de l’ADN et mitose

Flux d’information génétique 1

• Reproduction à l’identique par division : conservatif

Cellules souches

ADN 2 copies conformes

Cellules fillesADN

Cellules fillesADN

Flux d’information génétique 2

• Flux de génération en génération : non conservatif

Cellule œuf

ADN

Cellules sexuelles

ADN

Cellules sexuelles

ADN

Flux d’information génétique : flux vertical

Flux d’information génétique : flux horizontal

Replication de l’ADN, division cellulaire, mitose

• Division cellulaire nécessite pour conservation de l’IG d’une préalable réplication

Conservation de l’IG lors de la réplication

• Dès la découverte de la structure de l’ADN (1954), Watson et Crick propose le modèle semi-conservatif de réplication de l’ADN

3 modèles pour une réplication

Travaux de Meselson et stahl (1958)

• Utilisation de 2 isotopes de l’azote (lourd et léger)

Travaux de Meselson et stahl (1958)

• Résultats en faveur du modèle semi-conservatif de Watson et crick

Taylor, Woods et Hugues

• Incubation extrémités racine de haricot avec 3H (pulse)

• Transfert dans milieu sans radioactivité après réplication (chase)

Travaux de Cairns (1963)

• Prévision du modèle de Watson : fourche de réplication

• 3H dans ADN bactérien en cours de réplication

=> Une réplication : ADN circulaire (déjà connu grâce à étude génétique)

Travaux de Cairns (1963)

• 2ème réplication : fourche visible

Þ Site d’initiation uniqueÞ Réplication

bidirectionelle

ADN polymérase

• Découverte par A Kornberg en 1958

• Système acellulaire E Coli

=> Nécessité ADN + dNTP pour réaction

La réplication ADN

• 2 problématiques principales :

– Répliquer à l’identique le brin matrice ?– Dérouler la molécule ADN et séparer les molécules

filles ?

Réplication : place dans le cycle

Vue d’ensemble de la fourche de réplication

Mode d’action des ADN polymerases

• Ajoute des nucléotides à l’extrémité 3’OH libre du brin amorce (obligatoire)

• Allongement du brin de 5’-> 3’

• Formation d’une liaison diester et élimination PP

Diversité des ADN polymerases

Enzymes et protéines auxiliaires

• Avancement des brins différents selon le sens de progression ADN pol : brin précoce et tardif

Helicases

• Séparation des 2 brins avec hydrolyse ATP

Protéines stabilisatrices

• SSB : single strand binding protein

• Fixe sur ADN simple brin

ARN primases

• Synthèse ARN amorce de 15 à 30 nucléotides

• Primase laisse place ensuite à l’ADN pol

• ADN primase peuvent fabriquer brin amorce à partir brin matrice sans amorce

Topoisomerases

• ADN en avant de la fourche de réplication devient super enroulée

Topoisomerase

• Topoisomerase I : point de cassure provisoire sur un seul brin en amont de la fourche

• Topoisomerase II (ADN gyrase ou gyrase) : séparation des brins néosynthétisés et des brins matrices

Etapes de la réplication

• Initiation de la réplication• Elongation de la réplication• Terminaison de la réplication

Initiation réplication

• Procaryotes– Une seule OR (locus

oriC) : site de 245 nucléotides

– Complexe initiation avec helicase

Initiation réplication

• Eucaryotes– Plusieurs yeux de

réplications (30 000 homme)

– Sites d’initiations reconnus par protéine ORC

– Initiation par ADNpola (rôle de primase)

– Uniquement en phase S

Élongation réplication– Brin direct (précoce) :

progression fourche dans le même sens que la réplication du brin

– Brin retardé (tardif) : réplication discontinue par courts fragments : fragment d’okazaki

– Amorces ARN éliminé par RNAse et fragments liés par ADN ligase

terminaison

• Complexe de terminaison mal connu

Les erreurs de réplication

• Erreur de réplication de l’ordre de 1/10 000

• En réalité, moins de mutation spontannée : correction des erreurs

MUTATIONS : • Définition génétique : modification

de l’information génétique décelable par une changement brusque et héréditaire intervenant au niveau d’un ou plus. caract.

• Définition moléculaire : Tout changement affectant la séquence des nucléotides. 2nd catégorie de mutation : agencement ou quantité des gènes (remaniement chromosomique ou changement du nombre de chromosome)

Au lycée : Anagène

Correction sur épreuve

Correction sur épreuve

Et après

• Réplication ADN intervient dans 2 processus distinct : – Avant mitose– Avant méiose

Etapes de la mitose

• Phase courte de 1 à 2 heures

• 5 phases continues– Prophase– Prométaphase– Métaphase– anaphase– Télophase

• Suivi de la cytodiérèse

Étapes de la mitose au MO

Prophase (20-30 min)• Disparition nucléole• Condensation chromatine en

chromosome• Dissociation enveloppe

nucléaire• Séparation des 2 centrosome

(dupliqué en phase S)• Mise en place du fuseau

mitotique• Asters : 2 centrosomes +

microtubules rayonnants

Prométaphase (qq min)

• Disparition enveloppe nucléaire sous forme de vésicules (phosphorylation des lamines)

• Chromosomes fixés aux microtubules kinétochoriens

Phosphorylation des lamines

Métaphase (20-40 min)

• Chromosomes disposés au plan équatorial perpendiculairement au fuseau de division

• Forme la plaque équatoriale (métaphasique)

Anaphase (5-10 min)

• Clivage des centromères• Séparation des 2

chromatidesÞAscension polaire

Télophase (10-30 min)

• Constitution de noyaux interphasiques

• Chromatide => chromatine

• Nucléoles réapparaissent

• Cytodiérèse simultanée– Sillon de division

Particularité mitose végétale• Pas de centrioles, pas de

centrosome bien défini=> Site de formation des

microtubules autour de l’enveloppe nucléaire : COMT (centre organisateur des microtubules)

• Pas de sillon de division : cytodiérèse différente

=> phragmoplaste : vésicules golgiennes

centrosome

Chromosome et ses aspects

Chromosomes polyténiques

• Plusieurs cycles de réplication sans séparation des chromosomes fils

• Bandes sombres : ADN condensé

• Bandes claires : ADN moins condensé (15% de l’ADN total)

Anneaux de balbiani ou puffs

• Zone ou ADN est décondensé

• Lieu de synthèse ARN intense (diapo suivante)

• Puffs : gènes fonctionnels qui varient en fonction du temps

Chromosomes en écouvillon

• Ovocyte de batracien• Expansions latérales en

forme de boucles• Lieu de transcription

intense

caryotype

• Traitement à la colchicine qui bloque la mitose en métaphase

• Classement par ordre taille et forme

• Autosome/gonosome