Découverte sur la double hélice : la réplication de l’ADN, un processus sans coordination

31.08.17

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Filmée pour la première fois, la réplication de l’ADN bouscule nos savoirs. Que se passe-t-il ? En quoi cela change-t-il notre regard sur la réplication ?

Des chercheurs ont filmé pour la première fois le mécanisme de réplication de l’ADN chez la bactérie E. coli et ont fait une découverte surprenante. En forme de double hélice, l’ADN contient l’ensemble de notre carte d’identité génomique dans ses deux brins. Pour répliquer cette information contenue dans nos cellules, un ensemble de protagonistes (p.ex. des enzymes) vient séparer ces brins et générer une copie de chacun. En d’autres termes, la réplication est un processus qui permet de créer des copies identiques de l’ADN. Ces dernières peuvent être transmises d’une cellule mère à deux cellules filles lors de la division cellulaire.

La communauté scientifique pensait que la copie s’effectuait de manière quasi simultanée entre les deux brins. En d’autres termes, que les protagonistes travaillaient ensemble et de manière très coordonnée pour éviter des erreurs dans le processus. Mais, la vidéo dévoile un mécanisme tout autre… Le travail de copie se réalise de manière autonome d’un brin à l’autre et, certains protagonistes s’accordent même des pauses ! La vitesse de copie peut donc différer d’un brin à l’autre toutefois, la réplication se termine au même moment.

La division cellulaire, un besoin vital

A l’intérieur de notre corps existe une machinerie cellulaire ultra-perfectionnée.  A chaque fois qu’une de nos cellules meurt, d’autres procèdent à un mécanisme appelé division cellulaire pour créer des copies identiques. En zoomant sur les éléments constitutifs d’une cellule, un changement d’échelle s’opère : les molécules se dévoilent. L’ADN (acide désoxyribonucléique), qui contient l’ensemble de notre génome - le livre de notre vie - est présent dans chacune de nos cellules et doit lui aussi être copié grâce au mécanisme de réplication.

L’ADN en bref

 

L’ADN est une macromolécule ou acide nucléique qui contient toutes les informations essentielles au fonctionnement de notre corps. Ce livre de notre vie détrône largement les données que détient la NSA (Agence Nationale de la Sécurité aux USA)! Pourtant, il est écrit avec seulement 4 lettres organisées en deux brins : A, C, G, T.  Ces dernières sont des nucléotides - des molécules organiques qui structurent le livre de note vie. Elles s’assemblent par affinité : A avec T et C avec G. Si les données du livre sont uniques pour chaque individu, la première de couverture est semblable : les deux brins forment une double hélice.

 
 
La réplication de l’ADN 

Pour répliquer l’ADN, la forme en double hélice n’est pas très pratique et les deux brins complémentaires sont solidement reliés entre eux grâce aux nucléotides. C’est pourquoi, une protéine nommée Topoisomérase vient dérouler l’ADN et une protéine du nom d’Hélicase casse les liaisons entre les nucléotides. Les deux brins de la double hélice sont ainsi séparés.

Mais, comment savoir où envoyer Hélicase ? D’autres protéines, les facteurs d’initiation, se chargent d’indiquer le lieu : l’origine de réplication. A la manière d’une fermeture éclair qui s’ouvre, les brins d’ADN séparés forment une fourche (un Y).

 

 

A l’extrémité des deux brins, une enzyme Primase sert d’amorce au démarrage de la réplication. Une fois le feu vert lancé, l’ADN polymérase - un complexe enzymatique - s’occupe de la réplication. Sa mission est de retrouver et placer la lettre manquante du binôme pour assurer une bonne lecture. Par exemple, placer un T en face du A.  De cette façon, les brins d’ADN séparés - brin parentaux - s’associent à de nouveaux nucléotides grâce à l’ADN polymérase.  Le nouveau brin est appelé brin néoformé.

Ainsi, une nouvelle macromolécule d’ADN se forme avec un brin parental et un brin néoformé. C’est une réplication dite semi-conservative – un vieux brin et un nouveau. La subtilité : les deux brins parentaux de l’ADN ne subissent pas les mêmes mécanismes de réplication. L’un obtient son brin néoformé de manière directe (continue) tandis que l’autre s’associe avec son brin néoformé de manière indirecte (discontinue).

Pourquoi cette différence ? Les deux brins parentaux sont antiparallèles et l’ADN polymérase est très strict sur les règles. Elle débute toujours par la même extrémité ! En d’autres termes, le brin direct ne rencontre pas d’obstacles et ferme sans problème la fermeture éclair tandis que le brin indirect est obligé de se former par petits morceaux : les fragments d’Okasaki. Pour terminer, une super glue nommée  Ligase recolle les fragments pour obtenir une copie parfaite !

 

Pour en savoir plus : l’étude 

A propos de l'auteur :

J'ai toujours aimé les Sciences et encore plus en parler. Problème : mes proches risquaient de graves luxations à force de bailler devant mes épilogues sur mes travaux et expériences scientifiques... Un master en communication scientifique plus tard et un stage de fin d'étude chez science.lu, toujours bavarde mais un plaisir immense à pouvoir partager les Sciences au plus grand nombre, leurs curiosités et enjeux ! 

Auteur : Constance Lausecker
Photo : (C) Pixabay (montrant l'ADN dans sa forme de double hélice)
Illustrations: (C) Constance Lausecker

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