La transmission de l’information génétique (1) Réplication de l’ADN et mitose

Flux d’information génétique 1 Cellules filles ADN Cellules souches ADN 2 copies conformes Cellules filles ADN Reproduction à l’identique par division : conservatif

Flux d’information génétique 2 Cellules sexuelles ADN Cellule œuf ADN Cellules sexuelles ADN Flux de génération en génération : non conservatif

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 Site d’initiation unique 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 chromatides 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