Transcript stabilite_et_variabi..

La transmission de l’information
génétique (1)
Réplication de l’ADN et mitose
Flux d’information génétique 1
Cellules souches
ADN
Cellules filles
ADN
2 copies conformes
Cellules filles
ADN
• Reproduction à l’identique par division :
conservatif
Flux d’information génétique 2
Cellules
sexuelles
ADN
Cellules
sexuelles
ADN
Cellule œuf
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 semiconservatif 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