chapitre 16 Les bases moléculaires de l’hérédité 369
Les télomères exécutent leur fonction de protection en
retardant l’érosion des gènes situés près des extrémités des
molécules d’ADN. Comme l’illustre la figure 16.20, les télomères raccourcissent à l’issue de chaque réplication ; ils perdraient une centaine de paires de bases chaque fois. L’ADN
télomérique, on s’y attend, est généralement plus court dans
les cellules somatiques qui se sont divisées un grand nombre
de fois, par exemple chez les individus âgés et dans les cellules cultivées. Certains pensent que les télomères raccourcis
seraient en quelque sorte reliés au processus de vieillissement
de plusieurs tissus, voire de l’organisme luimême.
Mais qu’en estil des cellules dont les génomes doivent
demeurer pratiquement inchangés quand ils passent d’un
individu à ses descendants pendant de nombreuses générations ? Si les chromosomes des cellules reproductrices se raccourcissaient à chaque cycle cellulaire, des gènes essentiels
finiraient par être absents des gamètes des générations suivantes. Toutefois, ce n’est pas ce qui se produit, car la télomérase, une enzyme particulière possédant sa propre matrice
d’ARN, catalyse l’élongation des télomères dans les cellules
reproductrices eucaryotes. Elle restaure ainsi leur longueur
originale et compense les raccourcissements successifs que les
chaînes d’ADN subissent au cours de leur réplication. Dans la
plupart des cellules somatiques humaines, la télomérase est
inactive, mais son activité dans les cellules reproductrices
produit des télomères de longueur maximale dans le zygote.
Le raccourcissement normal des télomères protégerait du
cancer en empêchant les cellules somatiques de dépasser un
certain nombre de divisions (de 50 à 80). Les cellules provenant de grosses tumeurs présentent souvent des télomères
anormalement petits, comme on s’y attend dans le cas de cellules ayant subi un grand nombre de divisions. Ce raccourcissement progressif pourrait mener à l’autodestruction des
cellules tumorales. Point intéressant, les chercheurs ont également montré que la plupart des cellules somatiques cancéreuses contiennent de la télomérase. Cette découverte semble
indiquer que la capacité de cette enzyme à stabiliser la longueur des télomères permettrait à ces cellules cancéreuses de
survivre. Une capacité de division cellulaire illimitée serait une
caractéristique de nombreuses cellules cancéreuses, tout comme
les souches immortelles de cellules cultivées (voir le chapitre 12). Si la télomérase joue un rôle aussi important qu’on le
croit dans de nombreux cancers, cette enzyme pourrait servir
de cible pour le diagnostic du cancer et pour la chimiothérapie.
Jusqu’ici, dans le présent chapitre, vous avez étudié la
structure et la réplication d’une molécule d’ADN. Dans la
prochaine section, nous effectuons un retour en arrière pour
examiner comment l’ADN est emballé dans les chromosomes
qui transmettent l’information génétique.
retour sur le ConCept 16.2
1. Quel rôle l’appariement des bases complémentaires
jouetil dans la réplication de l’ADN ?
2. Établissez une liste sous forme de tableau des
fonctions de sept protéines intervenant dans la
réplication de l’ADN chez E. coli.
3. FAItes des lIens Quelle est la relation entre
la réplication de l’ADN et la phase S du cycle
cellulaire ? Voir la figure 12.6 (p. 262).
4.
et sI ?
Si l’ADN pol I dans une cellule donnée
était non fonctionnelle, comment cela influeraitil
sur la synthèse d’un brin directeur ? Sur la petite
illustration présentant une vue d’ensemble dans
la figure 16.17, indiquez l’endroit où l’ADN pol I
agirait normalement sur le brin directeur du haut.
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
ConCept
16.3
Un chromosome est constitué d’aDN et
de protéines regroupés en un complexe
nucléoprotéique
La composante principale du génome dans la plupart des
Bactéries est une molécule d’ADN bicaténaire de forme circulaire associée à une petite quantité de protéines. Nous
appelons cette structure chromosome bactérien, bien qu’elle
soit très différente des chromosomes eucaryotes. Ces derniers
sont en effet constitués de molécules d’ADN linéaire associées à de grandes quantités de protéines. Le chromosome
d’E. coli comprend environ 4,6 millions de paires de nucléotides dont une partie compose quelque 4 400 gènes. Il
contient donc 100 fois plus d’ADN qu’un virus ordinaire,
mais 1 000 fois moins qu’une cellule somatique humaine. Il
reste que cela représente beaucoup d’ADN à emballer dans
un récipient aussi petit.
L’ADN déployé d’une cellule d’E. coli mesurerait environ
un millimètre de longueur, ce qui est 500 fois plus grand que
la taille de la cellule ellemême. Cependant, à l’intérieur de la
bactérie, certaines protéines forcent le chromosome à s’enrouler en hélice, puis en superhélice, pour se condenser au point
de n’occuper finalement qu’une partie du volume de la bactérie. Contrairement au noyau d’une cellule eucaryote, cette
région dense où se trouve l’ADN dans une bactérie, et que
l’on appelle nucléoïde, n’est pas délimitée par une enveloppe membraneuse (voir la figure 6.5, p. 107).
1 Rm (8 000 w)
m Figure 16.21 Les télomères. Les extrémités de l’ADN des Eucaryotes
comportent des séquences répétitives non codantes, appelées télomères.
Le colorant orange marque les télomères de ces chromosomes de souris (MP).
Les télomères exécutent leur fonction de protection en
retardant l’érosion des gènes situés près des extrémités des
molécules d’ADN. Comme l’illustre la figure 16.20, les télomères raccourcissent à l’issue de chaque réplication ; ils perdraient une centaine de paires de bases chaque fois. L’ADN
télomérique, on s’y attend, est généralement plus court dans
les cellules somatiques qui se sont divisées un grand nombre
de fois, par exemple chez les individus âgés et dans les cellules cultivées. Certains pensent que les télomères raccourcis
seraient en quelque sorte reliés au processus de vieillissement
de plusieurs tissus, voire de l’organisme luimême.
Mais qu’en estil des cellules dont les génomes doivent
demeurer pratiquement inchangés quand ils passent d’un
individu à ses descendants pendant de nombreuses générations ? Si les chromosomes des cellules reproductrices se raccourcissaient à chaque cycle cellulaire, des gènes essentiels
finiraient par être absents des gamètes des générations suivantes. Toutefois, ce n’est pas ce qui se produit, car la télomérase, une enzyme particulière possédant sa propre matrice
d’ARN, catalyse l’élongation des télomères dans les cellules
reproductrices eucaryotes. Elle restaure ainsi leur longueur
originale et compense les raccourcissements successifs que les
chaînes d’ADN subissent au cours de leur réplication. Dans la
plupart des cellules somatiques humaines, la télomérase est
inactive, mais son activité dans les cellules reproductrices
produit des télomères de longueur maximale dans le zygote.
Le raccourcissement normal des télomères protégerait du
cancer en empêchant les cellules somatiques de dépasser un
certain nombre de divisions (de 50 à 80). Les cellules provenant de grosses tumeurs présentent souvent des télomères
anormalement petits, comme on s’y attend dans le cas de cellules ayant subi un grand nombre de divisions. Ce raccourcissement progressif pourrait mener à l’autodestruction des
cellules tumorales. Point intéressant, les chercheurs ont également montré que la plupart des cellules somatiques cancéreuses contiennent de la télomérase. Cette découverte semble
indiquer que la capacité de cette enzyme à stabiliser la longueur des télomères permettrait à ces cellules cancéreuses de
survivre. Une capacité de division cellulaire illimitée serait une
caractéristique de nombreuses cellules cancéreuses, tout comme
les souches immortelles de cellules cultivées (voir le chapitre 12). Si la télomérase joue un rôle aussi important qu’on le
croit dans de nombreux cancers, cette enzyme pourrait servir
de cible pour le diagnostic du cancer et pour la chimiothérapie.
Jusqu’ici, dans le présent chapitre, vous avez étudié la
structure et la réplication d’une molécule d’ADN. Dans la
prochaine section, nous effectuons un retour en arrière pour
examiner comment l’ADN est emballé dans les chromosomes
qui transmettent l’information génétique.
retour sur le ConCept 16.2
1. Quel rôle l’appariement des bases complémentaires
jouetil dans la réplication de l’ADN ?
2. Établissez une liste sous forme de tableau des
fonctions de sept protéines intervenant dans la
réplication de l’ADN chez E. coli.
3. FAItes des lIens Quelle est la relation entre
la réplication de l’ADN et la phase S du cycle
cellulaire ? Voir la figure 12.6 (p. 262).
4.
et sI ?
Si l’ADN pol I dans une cellule donnée
était non fonctionnelle, comment cela influeraitil
sur la synthèse d’un brin directeur ? Sur la petite
illustration présentant une vue d’ensemble dans
la figure 16.17, indiquez l’endroit où l’ADN pol I
agirait normalement sur le brin directeur du haut.
Voir les réponses proposées à la fin du chapitre.
ConCept
16.3
Un chromosome est constitué d’aDN et
de protéines regroupés en un complexe
nucléoprotéique
La composante principale du génome dans la plupart des
Bactéries est une molécule d’ADN bicaténaire de forme circulaire associée à une petite quantité de protéines. Nous
appelons cette structure chromosome bactérien, bien qu’elle
soit très différente des chromosomes eucaryotes. Ces derniers
sont en effet constitués de molécules d’ADN linéaire associées à de grandes quantités de protéines. Le chromosome
d’E. coli comprend environ 4,6 millions de paires de nucléotides dont une partie compose quelque 4 400 gènes. Il
contient donc 100 fois plus d’ADN qu’un virus ordinaire,
mais 1 000 fois moins qu’une cellule somatique humaine. Il
reste que cela représente beaucoup d’ADN à emballer dans
un récipient aussi petit.
L’ADN déployé d’une cellule d’E. coli mesurerait environ
un millimètre de longueur, ce qui est 500 fois plus grand que
la taille de la cellule ellemême. Cependant, à l’intérieur de la
bactérie, certaines protéines forcent le chromosome à s’enrouler en hélice, puis en superhélice, pour se condenser au point
de n’occuper finalement qu’une partie du volume de la bactérie. Contrairement au noyau d’une cellule eucaryote, cette
région dense où se trouve l’ADN dans une bactérie, et que
l’on appelle nucléoïde, n’est pas délimitée par une enveloppe membraneuse (voir la figure 6.5, p. 107).
1 Rm (8 000 w)
m Figure 16.21 Les télomères. Les extrémités de l’ADN des Eucaryotes
comportent des séquences répétitives non codantes, appelées télomères.
Le colorant orange marque les télomères de ces chromosomes de souris (MP).