SVT1reTransmission, variation et expression du patrimoine genetiqueFiche de cours
Réplication de l'ADN
Avant toute division cellulaire, l'ADN se duplique fidèlement : chaque cellule-fille hérite d'une copie conforme du génome.
1 L'idée
La réplication est le mécanisme par lequel une molécule d'ADN est copiée pour donner deux molécules filles identiques. Elle se déroule pendant la phase S de l'interphase, avant toute division cellulaire (mitose ou méiose). Sans réplication fidèle, chaque cellule-fille ne recevrait pas un génome complet.
La réplication est dite semi-conservative : chaque nouvelle molécule d'ADN est composée d'un brin parental conservé et d'un brin néosynthétisé. Chaque brin de la double hélice sert de matrice pour la synthèse d'un brin complémentaire.
Preuve expérimentale — Meselson et Stahl (1958)
- Des bactéries sont cultivées en azote lourd ${}^{15}\text{N}$ (ADN dense), puis transférées en azote léger ${}^{14}\text{N}$.
- Après 1 génération en ${}^{14}\text{N}$ : toutes les molécules ont une densité intermédiaire (un brin ${}^{15}\text{N}$ + un brin ${}^{14}\text{N}$).
- Après 2 générations : $50\,\%$ de molécules hybrides et $50\,\%$ de molécules légères (${}^{14}\text{N}/{}^{14}\text{N}$).
- Ces résultats valident le modèle semi-conservatif et réfutent le modèle conservatif (qui prédirait une bande lourde dès la génération 1).
3 À retenir
Règle de Chargaff
\(\%A = \%T \qquad \%G = \%C\)
Molécules après n cycles
\(N = 2^n\)
Brins parentaux conservés
\(\text{Brins parentaux} = 2 \quad \text{(quel que soit }n\text{)}\)
4 Exemple chiffré
Après 3 cycles de réplication
Nombre de molécules : $N = 2^3 = 8$ molécules d'ADN double-brin.
Parmi ces 8 molécules, $2$ contiennent un brin parental (réplication semi-conservative).
Molécules entièrement néosynthétisées : $8 - 2 = 6$, soit $\dfrac{6}{8} = 75\,\%$.
Brins néosynthétisés : $8 \times 2 - 2 = 14$ brins. Si chaque brin mesure $L$ nucléotides, $14 \times L$ nucléotides ont été incorporés.
Mécanisme de la réplication
- 1. Initiation : des protéines reconnaissent les origines de réplication sur la molécule d'ADN.
- 2. Dénaturation : l'hélicase rompt les liaisons hydrogène entre bases complémentaires et sépare les deux brins — formation d'une fourche de réplication.
- 3. Synthèse : l'ADN polymérase lit chaque brin parental dans le sens $3' \to 5'$ et synthétise un nouveau brin complémentaire dans le sens $5' \to 3'$ (A en face de T, C en face de G).
- 4. Résultat : deux molécules d'ADN identiques à la molécule initiale, chacune formée d'un brin parental + un brin néosynthétisé.
Erreurs fréquentes
- Confondre réplication (copie de l'ADN, phase S) et transcription (fabrication d'ARNm) : mécanismes distincts.
- Croire que la réplication est conservative : les deux brins parentaux se séparent et se retrouvent dans des molécules-filles différentes.
- Penser que le nombre de brins parentaux augmente avec les cycles : il reste toujours égal à 2.
- Inverser le sens de lecture ($3' \to 5'$) et le sens de synthèse ($5' \to 3'$) de l'ADN polymérase.