12. P ROLIFÉRATION DES CELLULES.A SPECTS MOLÉCULAIRES ET CELLULAIRES DE LA DIVISION 369
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
synthèse de brin complémentaire. Ces amorces
sont toujours constituées d’ARN car seules les
ARN polymérases peuvent fabriquer directement
un ARN sur de l’ADN ; les enzymes spécifiques
qui fonctionnent au niveau des yeux de réplication
sont appelées ARN primases ( primer = amorce) et
elles synthétisent de courts fragments d’ARN (1530 nucléotides environ). Lorsque ces amorces sont
en position, les primases laissent la place à des
ADN polymérases (dites ADN Pol III) qui trouvent ainsi des groupements 3’OH qu’elles utilisent
pour prolonger le brin. Les deux brins précoces du
schéma décrit plus haut sont ainsi synthétisés de
façon continue à mesure que les hélicases progressent.
La synthèse du second brin pose un problème lié
au fonctionnement des polymérases dans le sens
5’ → 3’. Lorsqu’un segment assez long d’ADN
simple-brin est dégagé au niveau de la fourche, une
ARN primase s’installe à ce niveau et y fabrique
une amorce dont le 3’OH est évidemment tourné
dans le sens opposé à la progression de la fourche.
L’ADN polymérase III utilise ensuite cette amorce
et allonge un nouveau brin d’ADN, en fonctionnant à contre-courant de l’ensemble du système,
mais la longueur de ce brin est limitée par la place
disponible en avant de l’enzyme. La synthèse est
donc discontinue et se déroule ainsi : la fourche
ayant continué de progresser dans l’intervalle de
temps, un nouveau segment d’ADN simple-brin
est dégagé au niveau de la fourche et la primase
peut fabriquer une nouvelle amorce qui sera
exploitée par l’ADN polymérase ; et ainsi de suite.
Cette dernière enzyme va, à un moment donné,
buter sur l’amorce d’ARN faite précédemment ;
c’est alors qu’intervient une activité enzymatique de
type ARNase, qui digère progressivement l’ARN,
afin qu’il puisse être remplacé par de l’ADN (activités assurées par l’ADN Pol I). On obtient ainsi
Figure 12.3
Fonctionnement simplifié d’un œil de réplication
À mesure que celui-ci s’ouvre, sous la «poussée » du
brin d’ADN synthétisé de façon continue (brin précoce),
de nouvelles amorces d’ARN s’installent sur le simplebrin opposé qui est dégagé ; elles permettent une polymérisation normale (5’ → 3’) pour le nouveau brin, mais
qui se fait à contre-courant du sens de l’ouverture de la
fourche. La synthèse de ce brin est donc discontinue,
puisqu’elle se réalise par morceaux fabriqués successivement et mis bout à bout ; ces segments sont ensuite ligaturés les uns aux autres pour former un brin
physiquement continu (brin tardif).
œil de dénaturation avec 2 amorces
d’ARN antiparallèles
ADN
à répliquer
fourche de
réplication
nouvelle amorce
d’ARN
nouvelle amorce
d’ARN
brin à synthèse continue
ADN ligaturé : brin à synthèse discontinue
ADN
3’
5’
5’
3’
3’
3’
3’
3’
origine de
réplication
amorce d’ARN
brin
matrice
brin
matrice
brin
précoce
3’
3’
3’ 5’
5’
5’
brin
retardé
activité
ARNase
ADN
polymérase
ARN
primase
ADN non
répliqué
ADN
topoisomérase
ADN hélicase
ADN polymérase
protéines
de stabilisation
du simple brin
amorces
d’ARN
ADN ligase
Figure 12.4
Principales activités enzymatiques impliquées
dans le fonctionnement d’une fourche de réplication
La progression de la synthèse des nouveaux brins est
très différente selon que l’on considère le brin précoce
ou bien le brin tardif. Ce principe général de réplication
de l’ADN, qui utilise près d’une dizaine de protéines, est
valable aussi bien chez les Procaryotes que chez les
Eucaryotes.
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
synthèse de brin complémentaire. Ces amorces
sont toujours constituées d’ARN car seules les
ARN polymérases peuvent fabriquer directement
un ARN sur de l’ADN ; les enzymes spécifiques
qui fonctionnent au niveau des yeux de réplication
sont appelées ARN primases ( primer = amorce) et
elles synthétisent de courts fragments d’ARN (1530 nucléotides environ). Lorsque ces amorces sont
en position, les primases laissent la place à des
ADN polymérases (dites ADN Pol III) qui trouvent ainsi des groupements 3’OH qu’elles utilisent
pour prolonger le brin. Les deux brins précoces du
schéma décrit plus haut sont ainsi synthétisés de
façon continue à mesure que les hélicases progressent.
La synthèse du second brin pose un problème lié
au fonctionnement des polymérases dans le sens
5’ → 3’. Lorsqu’un segment assez long d’ADN
simple-brin est dégagé au niveau de la fourche, une
ARN primase s’installe à ce niveau et y fabrique
une amorce dont le 3’OH est évidemment tourné
dans le sens opposé à la progression de la fourche.
L’ADN polymérase III utilise ensuite cette amorce
et allonge un nouveau brin d’ADN, en fonctionnant à contre-courant de l’ensemble du système,
mais la longueur de ce brin est limitée par la place
disponible en avant de l’enzyme. La synthèse est
donc discontinue et se déroule ainsi : la fourche
ayant continué de progresser dans l’intervalle de
temps, un nouveau segment d’ADN simple-brin
est dégagé au niveau de la fourche et la primase
peut fabriquer une nouvelle amorce qui sera
exploitée par l’ADN polymérase ; et ainsi de suite.
Cette dernière enzyme va, à un moment donné,
buter sur l’amorce d’ARN faite précédemment ;
c’est alors qu’intervient une activité enzymatique de
type ARNase, qui digère progressivement l’ARN,
afin qu’il puisse être remplacé par de l’ADN (activités assurées par l’ADN Pol I). On obtient ainsi
Figure 12.3
Fonctionnement simplifié d’un œil de réplication
À mesure que celui-ci s’ouvre, sous la «poussée » du
brin d’ADN synthétisé de façon continue (brin précoce),
de nouvelles amorces d’ARN s’installent sur le simplebrin opposé qui est dégagé ; elles permettent une polymérisation normale (5’ → 3’) pour le nouveau brin, mais
qui se fait à contre-courant du sens de l’ouverture de la
fourche. La synthèse de ce brin est donc discontinue,
puisqu’elle se réalise par morceaux fabriqués successivement et mis bout à bout ; ces segments sont ensuite ligaturés les uns aux autres pour former un brin
physiquement continu (brin tardif).
œil de dénaturation avec 2 amorces
d’ARN antiparallèles
ADN
à répliquer
fourche de
réplication
nouvelle amorce
d’ARN
nouvelle amorce
d’ARN
brin à synthèse continue
ADN ligaturé : brin à synthèse discontinue
ADN
3’
5’
5’
3’
3’
3’
3’
3’
origine de
réplication
amorce d’ARN
brin
matrice
brin
matrice
brin
précoce
3’
3’
3’ 5’
5’
5’
brin
retardé
activité
ARNase
ADN
polymérase
ARN
primase
ADN non
répliqué
ADN
topoisomérase
ADN hélicase
ADN polymérase
protéines
de stabilisation
du simple brin
amorces
d’ARN
ADN ligase
Figure 12.4
Principales activités enzymatiques impliquées
dans le fonctionnement d’une fourche de réplication
La progression de la synthèse des nouveaux brins est
très différente selon que l’on considère le brin précoce
ou bien le brin tardif. Ce principe général de réplication
de l’ADN, qui utilise près d’une dizaine de protéines, est
valable aussi bien chez les Procaryotes que chez les
Eucaryotes.