La transmission de linformation génétique (1) Réplication de lADN et mitose.
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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 ADNpol a(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
chromatidesÞ Ascension 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
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