Réplication

Définition

Une réplication est l'ensemble des processus qui permettent de reproduire à l'identique un ADN. La duplication est parfaite. La molécule obtenue est constituée d'un brin nouveau complémentaire et du brin originel qui a servi de matrice. On dit ainsi que la réplication est semi-conservative.

Une réplication d'ADN avec une ADN polymérase :

Lors de la réplication de l'ADN, la double hélice dans une cellule est déroulée et chaque brin sert de modèle à la synthèse de la nouvelle chaîne. L'ADN polymérase ajoute les nucléotides complémentaires à ceux de la chaîne d'origine.

Explications

Le processus de réplication de l'ADN, d'auto-réplication, de duplication ou d'auto-duplication, des cellules est le mécanisme qui permet de dupliquer l'ADN (c'est-à-dire de synthétiser une copie identique). De cette manière, une seule molécule d'ADN permet d'obtenir deux "répliques" ou plus du premier et du dernier.

Cette duplication-réplication du matériel génétique est produite selon un mécanisme semi-conservateur, qui indique que les deux polymères complémentaires de l'ADN d'origine, lorsqu'ils sont séparés, servent de matrice pour la synthèse d'une nouvelle chaîne complémentaire de la chaîne matrice, de sorte que chaque nouvelle double hélice contient l'une des chaînes de l'ADN original. Grâce à la complémentation entre les bases qui forment la séquence de chacune des chaînes, l'ADN a la propriété importante de se reproduire à l'identique, ce qui permet la transmission de l'information génétique d'une cellule mère aux cellules filles et constitue la base de l'héritage du matériel génétique.

⭐ Voir aussi la réplication virale (virus), et un brin sens, un brin antisens, un brin directeur, un brin discontinu et un brin codant. Un complément important existe avec l'endoréplication.

ADN

La molécule d'ADN s'ouvre comme une fermeture éclair en brisant les liaisons hydrogène entre les bases complémentaires en certains points : les origines de la réplication. Les protéines initiateurs reconnaissent des séquences nucléotidiques spécifiques en ces points et facilitent la fixation d'autres protéines qui permettront la séparation des deux brins d'ADN formant une fourche de réplication. Un grand nombre d'enzymes et de protéines interviennent dans le mécanisme moléculaire de réplication, formant ce que l'on appelle le complexe de réplication ou de réplisome. Ces protéines et enzymes sont homologues chez les eucaryotes et les archées, mais diffèrent chez les bactéries.

L'une des chaînes d'origine est conservée dans chacune des molécules filles et c'est pourquoi on dit que la réplication de l'ADN est semi-conservatrice. Jusqu'à ce qu'il soit enfin possible de démontrer que la réplication est semi-conservatrice, trois modèles possibles du mécanisme de réplication ont été examinés :

• Semiconservative (modèle correct) : dans chacune des molécules filles, l'une des chaînes d'origine est conservée.
• Conservative : une toute nouvelle molécule est synthétisée, une copie de l'original.
• Dispersante : les chaînes filles sont constituées de fragments de l'ancienne chaîne et de fragments de la nouvelle.

✅ Les origines de la réplication sont les points fixes à partir desquels la réplication a lieu, qui progresse de manière séquentielle en formant des structures en forme d'épingle à cheveux. Par ailleurs, la réplication est effectuée dans les deux sens, c'est-à-dire que les deux chaînes sont synthétisées dans chaque direction à partir de chaque origine.

La quantité d'ADN pouvant être synthétisée à partir d'une seule origine de réplication est appelée "réplicon" ou "unité fonctionnelle de réplication". Le génome bactérien est un réplicon circulaire unique. Dans les organismes eucaryotes, la réplication de l'ADN commence par plusieurs origines à la fois (il y en a une environ tous les 20 kb), c'est-à-dire qu'il existe plusieurs réplicons.

Orisome

Un orisome qualifie un complexe d'initiation de la réplication du chromosome bactérien, présent à l'origine de réplication. Pendant le cycle de division cellulaire de toutes les bactéries, les complexes ADN-protéine appelés orisomes déclenchent le début de la duplication des chromosomes.

L'assemblage des orisomes est à la fois organisé et strictement réglé pour garantir que la synthèse de l'ADN commence à un moment précis et une seule fois à chaque origine par cycle. Les orisomes comprennent de multiples copies de la protéine initiatrice ADNa, qui s'oligomérise après avoir interagi avec des sites de reconnaissance spécifiquement positionnés dans l'origine unique de réplication chromosomique, oriC. Étant donné que l'ADNa est hautement conservée, il est logique de s'attendre à ce que tous les orisomes bactériens partagent des attributs fondamentaux.

En effet, bien que les détails mécaniques restent à déterminer, tous les orisomes bactériens sont capables de dérouler l'ADN oriC et d'aider au chargement de l'ADN hélicase sur les simples brins. Cependant, l'analyse comparative des oriCs révèle que la disposition et le nombre de sites de reconnaissance de l'ADNa sont étonnamment variables entre les types bactériens, suggérant qu'il existe de nombreuses voies pour produire des complexes d'orisomes fonctionnels.

Pendant le cycle de division cellulaire de toutes les bactéries, les complexes ADN-protéine appelés orisomes déclenchent le début de la duplication des chromosomes. L'assemblage des orisomes est à la fois étagé et rigoureusement régulé pour garantir que la synthèse de l'ADN commence à un moment précis et une seule fois à chaque origine par cycle.

Les orisomes comprennent plusieurs copies de la protéine initiatrice ADNa, qui s'oligomérise après avoir interagi avec des sites de reconnaissance spécifiquement positionnés dans l'origine unique de réplication chromosomique, oriC. Étant donné que l'ADNa est hautement conservé, il est logique de s'attendre à ce que tous les orisomes bactériens partagent des attributs fondamentaux. En effet, bien que les détails mécaniques restent à déterminer, tous les orisomes bactériens sont capables de dérouler l'ADN oriC et d'aider au chargement de l'ADN hélicase sur les brins simples.

Cependant, une analyse comparative des oriCs révèle que l'arrangement et le nombre de sites de reconnaissance de l'ADNa sont étonnamment variables entre les types bactériens, suggérant qu'il existe de nombreuses voies pour produire des complexes d'orisomes fonctionnels.

Des questions fondamentales se posent quant à savoir pourquoi ces différentes voies existent et quelles caractéristiques des orisomes doivent être partagées entre divers types bactériens. La compréhension actuelle de l'assemblage et de la fonction des orisomes chez Escherichia coli trouve ses origines de réplication parmi les membres apparentés des Gammaproteobacteria (protéobactérie).

La diversité de l'assemblage des orisomes reflète à la fois l'exigence de réguler la conformation de l'ADN d'origine ainsi que de fournir un mécanisme de synchronisation du cycle cellulaire approprié qui reflète le mode de vie des bactéries.Nous suggérons que l'identification des étapes partagées dans l'assemblage des orisomes peut révéler des cibles particulièrement bonnes pour de nouveaux antibiotiques.

Voir aussi les protéines de liaison à l'ADN, la réplication de l'ADN, les complexes de pré-réplication, l'origine de la réplication.

En rapport avec "réplication"

• ADN polymérase

  

  L'ADN polymérase est une enzyme cellulaire ou virale qui lie les nouveaux nucléotides au brin d'ADN naissant lors du processus de la réplication de l'ADN.

• endoréplication

  

  L'endoréplication est un mécanisme cellulaire au cours duquel une cellule effectue plusieurs phases de réplication de l'ADN (phases S) sans entrer en mitose...

• fourche de réplication

  

  La fourche de réplication, ou l'oeil de réplication, est le point où des brins d'ADN se séparent, et où de nouveaux brins sont synthétisés.

• réplication en cercle roulant

  

  La réplication en cercle roulant consiste en la coupure par une protéine circulaire initiatrice de réplication sur un brin parental pour générer l'amorce...