12. P ROLIFÉRATION DES CELLULES.A SPECTS MOLÉCULAIRES ET CELLULAIRES DE LA DIVISION 377
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
3.3. Différents mécanismes de réparation
3.3.1. R ÉPARATION IMMÉDIATE PAR « RÉVERSION
DIRECTE » DE L ’ ANOMALIE
On connaît depuis longtemps une enzyme bactérienne capable de défaire les ponts établis entre
deux T, sous l’action des UV, en utilisant la
lumière visible comme source d’énergie (photoréparation). Ce mécanisme, très répandu dans le
monde vivant, n’existe pas chez l’Homme, où il est
remplacé par un processus plus complexe (voir
plus loin). D’autres enzymes décrochent certains
groupements chimiques accidentellement ajoutés
aux bases et restaurent leur forme normale (ex. :
les déméthylases). Peu d’altérations sont en fait
concernées par ces mécanismes.
3.3.2. R ÉPARATION PARE XCISION DE BASES
OU D ’ OLIGONUCLÉOTIDES
La plupart des systèmes de réparation procèdent par élimination du nucléotide erroné, seul, ou
inclus dans un oligonucléotide qui est excisé puis
resynthétisé à partir du brin matrice intact. Ces
processus impliquent des enzymes spécifiques
(endonucléases), mais aussi des enzymes intervenant normalement dans la réplication : hélicase,
ADN polymérase et ligase. Chez l’Homme, l’uracile, l’hypoxanthine et les très nombreux sites apuriniques spontanés sont corrigés par ce système,
qui élimine aussi les dimères de T. Toute inactivation de l’une ou l’autre des enzymes en jeu
empêche la réparation de l’ADN et conduit à une
maladie génétique se traduisant par une fréquence
d’apparition des cancers de la peau 20 00 fois
supérieure à la normale.
3.3.3. R ÉPARATION DES PAIRES
DE BASES MÉSAPPARIÉES
Certaines erreurs de réplication, qui persistent
malgré l’activité autocorrective de l’ADN polymérase, consistent en des paires de bases mal appariées (A et G, par exemple). Un système de
réparation spécifique repère les endroits concernés
et procède à une excision de part et d’autre de
l’anomalie, puis à une resynthèse de l’oligonucléotide qui a été éliminé, comme on l’a vu précédemment. Le problème évident, dont la solution ne
sera pas donnée ici, est de distinguer le brin erroné
du brin correct ! Une prédisposition au cancer du
côlon, chez l’Homme, est liée à une mutation dans
un des gènes mis en œuvre dans ce système (voir
Perspective Biomédicale).
3.3.4. R ÉPARATION DES CASSURES « DOUBLE- BRIN »
DE L ’ADN
Les radiations ionisantes, divers agents oxydants ou même des métabolites cellulaires sont
capables de casser les molécules d’ADN ; en
l’absence de toute réparation, les chromosomes
seraient rapidement réduits à l’état de petits fragments. Deux systèmes distincts de raboutage des
extrémités ont été mis en évidence. Le premier,
qualifié de «non homologue», permet de recoller
les extrémités des chromosomes, après élimination
de quelques bases, grâce à une ligase. Lorsqu’il
concerne une séquence codante (ARN ou protéine), ce type de réparation conduit donc potentiellement à des mutations. Mais, dans la mesure
où ces séquences ne représentent qu’une part souvent infime (quelques %) de l’ensemble du
génome de la plupart des Eucaryotes (voir chapitre 4), cette solution d’urgence reste une réponse
acceptable pour conserver l’intégrité des chromosomes. En cas de cassures multiples de l’ADN, le
fait que les extrémités raccordées soient indifférentes peut conduire à des translocations réciproques. Le second mécanisme, qualifié
«d’homologue », fonctionne essentiellement chez
les cellules diploïdes, et utilise le fait que le chromosome homologue puisse servir de repère et de
matrice pour reconstituer la séquence originelle
des fragments séparés. Le détail des phénomènes
mis en jeu, qui reposent sur la recombinaison
génétique, ne peut être décrit dans le cadre de cet
ouvrage.
4. LA MITOSE
CHEZ LES CELLULES
ANIMALES ET VÉGÉTALES
Pendant l’interphase, définie comme la période
du cycle cellulaire correspondant à l’intervalle de
temps situé entre deux divisions, le noyau présente l’aspect typique décrit dans le chapitre 8,
© Dunod – La photocopie non autorisée est un délit.
3.3. Différents mécanismes de réparation
3.3.1. R ÉPARATION IMMÉDIATE PAR « RÉVERSION
DIRECTE » DE L ’ ANOMALIE
On connaît depuis longtemps une enzyme bactérienne capable de défaire les ponts établis entre
deux T, sous l’action des UV, en utilisant la
lumière visible comme source d’énergie (photoréparation). Ce mécanisme, très répandu dans le
monde vivant, n’existe pas chez l’Homme, où il est
remplacé par un processus plus complexe (voir
plus loin). D’autres enzymes décrochent certains
groupements chimiques accidentellement ajoutés
aux bases et restaurent leur forme normale (ex. :
les déméthylases). Peu d’altérations sont en fait
concernées par ces mécanismes.
3.3.2. R ÉPARATION PARE XCISION DE BASES
OU D ’ OLIGONUCLÉOTIDES
La plupart des systèmes de réparation procèdent par élimination du nucléotide erroné, seul, ou
inclus dans un oligonucléotide qui est excisé puis
resynthétisé à partir du brin matrice intact. Ces
processus impliquent des enzymes spécifiques
(endonucléases), mais aussi des enzymes intervenant normalement dans la réplication : hélicase,
ADN polymérase et ligase. Chez l’Homme, l’uracile, l’hypoxanthine et les très nombreux sites apuriniques spontanés sont corrigés par ce système,
qui élimine aussi les dimères de T. Toute inactivation de l’une ou l’autre des enzymes en jeu
empêche la réparation de l’ADN et conduit à une
maladie génétique se traduisant par une fréquence
d’apparition des cancers de la peau 20 00 fois
supérieure à la normale.
3.3.3. R ÉPARATION DES PAIRES
DE BASES MÉSAPPARIÉES
Certaines erreurs de réplication, qui persistent
malgré l’activité autocorrective de l’ADN polymérase, consistent en des paires de bases mal appariées (A et G, par exemple). Un système de
réparation spécifique repère les endroits concernés
et procède à une excision de part et d’autre de
l’anomalie, puis à une resynthèse de l’oligonucléotide qui a été éliminé, comme on l’a vu précédemment. Le problème évident, dont la solution ne
sera pas donnée ici, est de distinguer le brin erroné
du brin correct ! Une prédisposition au cancer du
côlon, chez l’Homme, est liée à une mutation dans
un des gènes mis en œuvre dans ce système (voir
Perspective Biomédicale).
3.3.4. R ÉPARATION DES CASSURES « DOUBLE- BRIN »
DE L ’ADN
Les radiations ionisantes, divers agents oxydants ou même des métabolites cellulaires sont
capables de casser les molécules d’ADN ; en
l’absence de toute réparation, les chromosomes
seraient rapidement réduits à l’état de petits fragments. Deux systèmes distincts de raboutage des
extrémités ont été mis en évidence. Le premier,
qualifié de «non homologue», permet de recoller
les extrémités des chromosomes, après élimination
de quelques bases, grâce à une ligase. Lorsqu’il
concerne une séquence codante (ARN ou protéine), ce type de réparation conduit donc potentiellement à des mutations. Mais, dans la mesure
où ces séquences ne représentent qu’une part souvent infime (quelques %) de l’ensemble du
génome de la plupart des Eucaryotes (voir chapitre 4), cette solution d’urgence reste une réponse
acceptable pour conserver l’intégrité des chromosomes. En cas de cassures multiples de l’ADN, le
fait que les extrémités raccordées soient indifférentes peut conduire à des translocations réciproques. Le second mécanisme, qualifié
«d’homologue », fonctionne essentiellement chez
les cellules diploïdes, et utilise le fait que le chromosome homologue puisse servir de repère et de
matrice pour reconstituer la séquence originelle
des fragments séparés. Le détail des phénomènes
mis en jeu, qui reposent sur la recombinaison
génétique, ne peut être décrit dans le cadre de cet
ouvrage.
4. LA MITOSE
CHEZ LES CELLULES
ANIMALES ET VÉGÉTALES
Pendant l’interphase, définie comme la période
du cycle cellulaire correspondant à l’intervalle de
temps situé entre deux divisions, le noyau présente l’aspect typique décrit dans le chapitre 8,