12. P ROLIFÉRATION DES CELLULES.A SPECTS MOLÉCULAIRES ET CELLULAIRES DE LA DIVISION 375
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
on obtient la valeur de 333 h pour un tel chromosome, dont l’origine serait située exactement au
milieu. Le nombre théorique d’origines de réplication le long de ce dernier est donc de 42 (333/8). Il
s’agit d’une valeur minimale, car on a postulé
que : 1) toutes les branches progressent à la même
vitesse, 2) toutes les origines sont équidistantes, et
3) elles se mettent en route en même temps, ce qui
est infirmé par la cytologie. Chez l’Homme, on
considère qu’il existe une centaine d’unités de
réplication par chromosome moyen, séparées par
des distances de 3 à 30.10
4
nucléotides.
Les origines de réplication ont été identifiées de
façon certaine au niveau moléculaire uniquement
chez la levure de bière ; on en compte environ 400
dans le génome complet et elles sont constituées
d’une dizaine de séquences répétées de 11 nucléotides, riches en A et T. Ce sont les séquences dites
ARS, pour «séquences de réplication autonomes ».
Lorsque de telles séquences sont introduites par
génie génétique dans les plasmides quelconques
(voir chapitre 14), elles permettent leur réplication
dans la cellule au même rythme que les séquences
nucléaires normales ; elles sont sans doute reconnues par des protéines d’initiation de la réplication
dont le principe de fonctionnement est semblable à
celui proposé plus haut pour les Bactéries.
2.5.3. A UTRES PARTICULARITÉS PROPRES
AUX E UCARYOTES
La taille et l’organisation des génomes des Eucaryotes conduisent à d’autres caractéristiques spécifiques de la réplication de leurs chromosomes.
Tout d’abord, la mise en route des origines de
réplication fait l’objet d’un contrôle strict, car
celles-ci ne doivent fonctionner qu’une seule fois
par cycle et doivent s’ouvrir selon un ordre chronologique précis. La microscopie électronique suggère que les réplicons proches les uns des autres
démarrent en phase et sont séquentiellement activés par paquets de quelques dizaines. On sait peu
de choses actuellement sur la coordination de ces
processus, sinon que la synthèse protéique est
nécessaire pour que le démarrage et la réplication
continue des groupes d’unités de réplication
signalés plus haut aient lieu. Il semble par ailleurs
que les régions de l’ADN riches en paires G-C
soient répliquées avant celles riches en paires A-T ;
ceci tient sans doute au fait que la chromatine est
plus ou moins condensée en interphase en fonction de sa composition en bases (nous verrons plus
loin que les régions télomériques et centromériques des chromosomes sont respectivement plus
riches en bases G-C et A-T que le reste de l’ADN).
L’hétérochromatine, qui est très condensée en
interphase et inactive en transcription, est répliquée de façon tardive au cours de la période de
synthèse de l’ADN (phase S;voir plus loin) ; il
pourrait s’agir tout simplement d’un problème
d’accessibilité moins grande de l’ADN aux
enzymes de réplication.
Il existe deux régions des chromosomes eucaryotiques qui posent un problème que l’on ne rencontre pas lors de la réplication des chromosomes
circulaires bactériens : il s’agit des extrémités, ou
télomères. Dans la mesure où le brin d’ADN à
synthèse discontinue est toujours amorcé par un
ARN situé en amont du mouvement général de la
réplication, sa longueur sera toujours plus courte
(de quelques bases) que celle de son brin matrice,
au niveau de l’extrémité du chromosome. Comme
ceci se reproduit à chaque cycle cellulaire, on comprend que la structure du télomère sera rapidement altérée chez les cellules en prolifération. On a
en fait démontré l’existence d’une enzyme (la
télomérase) capable d’ajouter, à chaque cycle de
division, les bases manquantes au brin discontinu
sous la forme de séquences non spécifiques et non
codantes. Le fonctionnement complexe de cette
enzyme ne peut pas être développé ici.
La dernière particularité de la réplication des
chromosomes eucaryotiques tient au fait que
l’ADN y est empaqueté au sein des nucléosomes
(voir chapitre 8). Deux questions se posent : 1) que
deviennent les nucléosomes portés par la molécule
d’ADN initiale ? et 2) comment sont fabriqués (en
quantité égale) et assemblés les nouveaux nucléosomes mis en place sur l’ADN néosynthétisé ? Il
est admis que les nucléosomes ne se détruisent pas
et ne se dissocient jamais complètement de l’ADN :
tout au plus, se séparent-ils en leurs deux moitiés
qui restent accrochées au même brin d’ADN lors
de la réplication. Comme le montre la microscopie
électronique, quelques minutes suffisent pour que
les nouveaux nucléosomes soient mis en place sur
les deux branches des fourches de réplication de
l’ADN ; la répartition des nouveaux et des anciens
nucléosomes par rapport à ces branches fait encore
l’objet de recherches.
Il existe cinq types d’ADN polymérases chez les
Mammifères, que l’on peut distinguer par divers
critères enzymologiques ; l’une d’elles (dite γ ) est
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
on obtient la valeur de 333 h pour un tel chromosome, dont l’origine serait située exactement au
milieu. Le nombre théorique d’origines de réplication le long de ce dernier est donc de 42 (333/8). Il
s’agit d’une valeur minimale, car on a postulé
que : 1) toutes les branches progressent à la même
vitesse, 2) toutes les origines sont équidistantes, et
3) elles se mettent en route en même temps, ce qui
est infirmé par la cytologie. Chez l’Homme, on
considère qu’il existe une centaine d’unités de
réplication par chromosome moyen, séparées par
des distances de 3 à 30.10
4
nucléotides.
Les origines de réplication ont été identifiées de
façon certaine au niveau moléculaire uniquement
chez la levure de bière ; on en compte environ 400
dans le génome complet et elles sont constituées
d’une dizaine de séquences répétées de 11 nucléotides, riches en A et T. Ce sont les séquences dites
ARS, pour «séquences de réplication autonomes ».
Lorsque de telles séquences sont introduites par
génie génétique dans les plasmides quelconques
(voir chapitre 14), elles permettent leur réplication
dans la cellule au même rythme que les séquences
nucléaires normales ; elles sont sans doute reconnues par des protéines d’initiation de la réplication
dont le principe de fonctionnement est semblable à
celui proposé plus haut pour les Bactéries.
2.5.3. A UTRES PARTICULARITÉS PROPRES
AUX E UCARYOTES
La taille et l’organisation des génomes des Eucaryotes conduisent à d’autres caractéristiques spécifiques de la réplication de leurs chromosomes.
Tout d’abord, la mise en route des origines de
réplication fait l’objet d’un contrôle strict, car
celles-ci ne doivent fonctionner qu’une seule fois
par cycle et doivent s’ouvrir selon un ordre chronologique précis. La microscopie électronique suggère que les réplicons proches les uns des autres
démarrent en phase et sont séquentiellement activés par paquets de quelques dizaines. On sait peu
de choses actuellement sur la coordination de ces
processus, sinon que la synthèse protéique est
nécessaire pour que le démarrage et la réplication
continue des groupes d’unités de réplication
signalés plus haut aient lieu. Il semble par ailleurs
que les régions de l’ADN riches en paires G-C
soient répliquées avant celles riches en paires A-T ;
ceci tient sans doute au fait que la chromatine est
plus ou moins condensée en interphase en fonction de sa composition en bases (nous verrons plus
loin que les régions télomériques et centromériques des chromosomes sont respectivement plus
riches en bases G-C et A-T que le reste de l’ADN).
L’hétérochromatine, qui est très condensée en
interphase et inactive en transcription, est répliquée de façon tardive au cours de la période de
synthèse de l’ADN (phase S;voir plus loin) ; il
pourrait s’agir tout simplement d’un problème
d’accessibilité moins grande de l’ADN aux
enzymes de réplication.
Il existe deux régions des chromosomes eucaryotiques qui posent un problème que l’on ne rencontre pas lors de la réplication des chromosomes
circulaires bactériens : il s’agit des extrémités, ou
télomères. Dans la mesure où le brin d’ADN à
synthèse discontinue est toujours amorcé par un
ARN situé en amont du mouvement général de la
réplication, sa longueur sera toujours plus courte
(de quelques bases) que celle de son brin matrice,
au niveau de l’extrémité du chromosome. Comme
ceci se reproduit à chaque cycle cellulaire, on comprend que la structure du télomère sera rapidement altérée chez les cellules en prolifération. On a
en fait démontré l’existence d’une enzyme (la
télomérase) capable d’ajouter, à chaque cycle de
division, les bases manquantes au brin discontinu
sous la forme de séquences non spécifiques et non
codantes. Le fonctionnement complexe de cette
enzyme ne peut pas être développé ici.
La dernière particularité de la réplication des
chromosomes eucaryotiques tient au fait que
l’ADN y est empaqueté au sein des nucléosomes
(voir chapitre 8). Deux questions se posent : 1) que
deviennent les nucléosomes portés par la molécule
d’ADN initiale ? et 2) comment sont fabriqués (en
quantité égale) et assemblés les nouveaux nucléosomes mis en place sur l’ADN néosynthétisé ? Il
est admis que les nucléosomes ne se détruisent pas
et ne se dissocient jamais complètement de l’ADN :
tout au plus, se séparent-ils en leurs deux moitiés
qui restent accrochées au même brin d’ADN lors
de la réplication. Comme le montre la microscopie
électronique, quelques minutes suffisent pour que
les nouveaux nucléosomes soient mis en place sur
les deux branches des fourches de réplication de
l’ADN ; la répartition des nouveaux et des anciens
nucléosomes par rapport à ces branches fait encore
l’objet de recherches.
Il existe cinq types d’ADN polymérases chez les
Mammifères, que l’on peut distinguer par divers
critères enzymologiques ; l’une d’elles (dite γ ) est