Phénomène de réplication (eucaryotes)

[invite8d1f37b5]

. J'ai du mal à visualiser ce phénomène de réplication de l'ADN chez les eucaryotes. J'ai vu une vidéo très bien(http://www.youtube.com/watch?v=teV62zrm2P0) mais je n'ai toujours pas compris.
Je propose d'expliquer d'abord avec mes mots ce que je comprends (corrigez moi si je dis des bêtises s'il vous plaît << ce qui va sans doute être le cas :-p)
Au début, on a une molécule d'ADN double brin. L'hélicase vient séparer les 2 brins. Il y'a une ADN polymérase sur chaque brin qui suit l'hélicase (va dans le sens 5' << 3') pour synthétiser leur brin fils respectif. Après, je ne comprends pas pourquoi il y'a un brin continu et un un brin discontinu...???
J'ai encore beaucoup de questions à vous poser mais j'aimerais d'abord comprendre ce point important.
Merci à ceux qui m'apporteront leur aide.
bonne soirée

PS : j'apprends sur ce cours (page 33) http://books.google.fr/books?id=x_vf...page&q&f=false
PS2 : désolée pour les liens mais mon ordi refuse d'en mettre...
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[invite8d1f37b5]

j'ai une réponse à ma première question :
Il y'a un brin fils qui est continu car il va dans le sens de la fourche de réplication et l'ADN polymérase suit cette fourche de réplication.
L'autre brin est discontinu car il va dans le sens opposé de la fourche de réplication. Il doit ''rattrapper'' l'ADN polymérase.

...J'ai du mal à imaginer. Comment ça il doit rattraper l'ADN polymérase ?

[invite8d1f37b5]

http://www.chups.jussieu.fr/polys/bi...Y.Chp.6.9.html

[invite8d1f37b5]

Durant la phase d'initiation, l'ADN polymérase alpha synthétise l'amorce ARN-ADN de chaque brin continu et de chaque brin discontinu. Cette amorce correspond à un fragment d'ARN d'une dizaine de nucléotides et un fragments d'ADN de 20 à 30 nucléotides.
En fait, l'amorce est nécessaire car l'ADN polymérase alpha sait seulement prolonger une chaîne polypeptidique existente et ne sait par contre pas en commencer.
Cette amorce a t-elle simplement comme rôle d' ''alerter'' la protéine RF-C pour qu'elle effectue son recrutement ? Pourquoi comporte t-elle de l'ARN ?]


Pendant la phase d'élongation, la protéine RF-C reconnaît le complexe matrice-amorce. Elle recrute alors la protéine PCNA qui provoque le remplacement de l'ADN polymérase alpha par l'ADN polymérase gamma.
L'ADN polymérase gamma prend donc le relais.'' Elle prolonge l'amorce par une chaine d'ADN cette fois.'' Mais c'est de l'ADN qu'on veut répliquer alors pourquoi on crée d'abord une chaîne ADN-ARN ? Pour qu'elle soit détruite en plus après...

Ensuite, ''les parties ARN '' de la chaîne polynucléotidique sont en effet hydrolysées (donc éliminées) par Rnase H. Les parties laissées vides sont alors remplacées par des fragments d'ADN synthéthisés par l'ADN polymérase. (= les fragments d'Okasaki ?) Mais c'est bien seulement la partie ARN de l'amorce qui est éliminée ou bien toute l'amorce ?
En comprenant que c'est seulement la partie ARN de l'amorce éliminée, il y'a donc des ''trous'' qui sont comblés par de l'ADN synthétisé par l'ADN polymérase gamma. Ces fragments d'ADN ''bouche-trou'' : est-cela bien cela les fameux fragments d' Okasaki ?

Donc, après la synthèse des fragments d'Okasaki, le brin discontinu (retardé) devient donc continu, enfin juste après que les ligases aient relié l'ensemble. (C'est bien ça ?). Les fragments d'Okasaki sont donc uniquement présents sur le brin retardé. Ils sont synthétisés dans le sens contraire du sens général de propagation de la réplication à ce que j'ai compris (c'est bien ça ? ).

Merci à ceux qui m'aideront. Si vous ne répondez ne serait-ce à une seule de mes questions de ma longue liste, je vous en serais déjà très reconaissante.
Bonne nuit

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite8d1f37b5]

Voici encore des questions à propos de la phase de terminaison cette fois.
''Quand la synthèse des 2 copies est achevée, la topoisomérase II décatène les 2 chromosomes." Ca veut dire quoi décaténer ? Elle fait quoi en fait ? Selon Wikipédia, les topoisomérases démêlent les noeuds d'ADN mais bon c'est pas clair.
''La synthèse se produisant par un allongement d'une amorce d'ARN, puis par hydrolyse de cette amorce, les 2 amorces se situant aux extrémités de chaque brin fils néosynthétisé ne pourront être remplacées. Cela conduirait à des brins fils plus courts d'environ 10 nucléotides que les brins parentaux sur l'extrémité 5', et donc à un raccourcissement d'autant à chaque cycle de réplication ''. Je comprends bien que le raccourcissement de la molécule d'ADN pose problème dans les cellules germinales (à la longue extinction de l'espèce) et donc qu'il y'ait nécessairement présence de télomérase. Par contre, je ne vois pas pourquoi enfin plutôt comment elles raccourcissent à chaque cycle cellulaire.

[invited5865a90]

Je vais essayer de t'expliquer la réplication depuis le début, car il y'a des points que tu as bien compris, d'autres moins, donc quitte à faire, autant tout revoir comme ça il n'y aura pas de confusion.

En ce qui concerne la réplication de l'ADN chez les eucaryotes, j'aime bien l'expliquer en disant qu'il existe deux règles inviolables que j'appelle lois de la réplication :

Règle n°1 : L'allongement d'une séquence nucléotidique ne peut se faire que dans le sens 5'>3' et uniquement dans ce sens !!! . Pourquoi ? Et bien il se trouve que l'ADN polymérase a besoin d'une extrémité 3'OH libre pour rajouter des nucléotides dans le sens 5'>3'. Ainsi, il est impossible d'allonger un brin dans le sens 3'>5' (et on verra plus tard que c'est précisément ça qui pose problème au niveau du brin retardé).
Règle n°2 : Le brin matrice (=provenant de la molécule mère) et le brin néo-synthétisé (=provenant de la molécule fille) doivent être complémentaires et anti-parallèles. Ainsi, le brin matrice de polarité 3'>5' synthétisera un brin néo-synthétisé de polarité 5'>3', et inversement, le brin matrice de polarité 5'>3' synthétisera un brin néo-synthétisé de polarité 3'>5'.

Jusque là, pas de difficultés de compréhension.

Ensuite, qu'est ce que c'est que cette histoire d'amorce d'ARN ?
Et bien, il se trouve que dans le monde du vivant, l'ADN polymérase ne peut pas synthétiser de novoune molécule d'ADN. C'est-à-dire que l'ADN polymérase ne peut qu'allonger la séquence en nucléotides d'un acide nucléique déjà existant. Or, il se trouve que l'ARN polymérase, elle, peut très bien synthétiser une molécule d'ARN de novo.

Donc concrètement, pour initier la synthèse du brin fils (que ce soit pour le brin précoce ou le brin tardif), il va y avoir 3 étapes :

-une première enzyme, la Primase, va synthétiser une amorce d'ARN d'environ 10 nucléotides.

-ensuite, une deuxième enzyme, la Polymérase alpha, va synthétiser à la suite de cette amorce, une molécule d'ADN d'environ 30 nucléotides

-cependant, la Polymérase alpha n'est pas une enzyme très "efficace" (on dit qu'elle a une processivité faible, c'est-à-dire que pour une quantité de substrat donné, elle incorpore peu de nucléotides). C'est donc la Polymérase delta qui va prendre le relais, car elle possède une processivité élevée, et va s'occuper de synthétiser le reste de la molécule d'ADN.

Ca, c'était pour répondre à ta question "A quoi sert l'amorce d'ARN ?"

En ce qui concerne le rôle des protéines adjacentes : la PCNA augmente la processivité de la polymérase delta, et en s'associant au RFC, il y'a formation d'un complexe protéique qui va assurer la coordination entre le détachement de la polymérase alpha et la fixation de la polymérase delta.

Passons aux mécanismes de la réplication, et je vais commencer par le brin matrice de polarité 3'>5', car c'est le plus facile à comprendre.
Comme déjà dit plus haut, brin matrice et brin néo-synthétisés doivent être anti-parallèles, c'est-à-dire de polarité opposée. Ainsi, le brin répliqué issu du brin matrice 3'>5' aura comme polarité 5'>3'.

Or, comme le dit la 1ère loi de réplication, un brin d'ADN ne peut s'allonger uniquement dans le sens 5'>3'. Ici donc, pas de problèmes : le brin d'ADN sera synthétisé en 3 étapes (comme dit plus haut) et allongé en une seule fois. On l'appelle le brin précoce.

Cependant, il y a un hic pour le brin matrice de polarité 5'>3'. En effet, le brin répliqué aura une polarité de 3'>5' et ne pourra être allongé directement dans ce sens (cf 1ère loi de la réplication). Pour outrepasser cette contrainte, la réplication se fera via la synthèse de blocs de nucléotides (de 100 à 200 nucléotides, en général) dans un sens rétrograde (c'est-à-dire 5'>3', pour respecter la 1ère loi de la réplication). Ces blocs de nucléotides sont appelés fragments d'Okazaki, et chaque fragment d'Okazaki fait individuellement appel à une synthèse en 3 étapes comme décrite plus haut (c'est-à-dire Primase-Polymérase alpha-Polymérase delta).

Ainsi, en ce qui concerne les amorces d'ARN, il en existe :
-une seule sur le brin précoce, à son extrémité 5'
-une multitude sur le brin tardif, à l'extrémité 5' de chaque fragment d'Okazaki.

Ces amorces devront être dégradées secondairement, et c'est la RNase H qui s'en charge. Ces lacunes seront comblées par du matériel génétique via l'action de la polymérase delta, et la continuité du brin tardif est restaurée par l'action de la ligase. Mais attention !!!! On en revient à la loi de réplication n°1 : pour que l'ADN polymérase comble les lacunes, il faut qu'elle ait accès à une extrémité 3'-OH libre à partir duquelle elle synthétisera le reste du message génétique dans le sens 5'>3'. Or, il se trouve que l'amorce du fragment d'Okazaki situé le plus en 5' (c'est-à-dire au niveau de l'extrémité du chromosome = le télomère) ne pourra être compensé par du matériel génétique, tout simplement car elle n'a pas d'extrémité 3'-OH libre à laquelle elle pourrait se "rattacher". Ainsi, à chaque réplication, l'ADN est raccourci au niveau télomérique d'une longueur d'une dizaine de nucléotide = la longueur d'une amorce d'ARN. Ainsi, à chaque cycle cellulaire, l'ADN raccourcit.

J'ai vraiment essayé d'être le plus clair au niveau des explications. D'habitude, quand j'explique la réplication de l'ADN (je suis tuteur de biologie cellulaire en faculté de médecine), je fais un schéma pour que mon interlocuteur comprenne, et en général, mes explications passent beaucoup mieux avec un schéma. Mais si t'as d'autres questions, n'hésite surtout pas.

[invite8d1f37b5]

Bonsoir,
Si j'ai bien compris, tu as expliqué que : il y'a une ARN polymérase (= la primase dont tu parles ensuite ? ) pour synthétiser l'amorce d'ARN. Puis à partir de cette amorce d'ARN, l'ADN polymérase alpha peut commencer la séquence de nucléotides d'ADN. Tes explications me paraissent logiques avec le fait que l'ADN polymérase alpha ne peut pas initier la synthèse sans un ''support'' initial. Or dans mon cours, ce n'est pas dit la même chose. Il est dit que c'est'' l'ADN polymérase alpha qui synthétise l'amorce ARN ADN de chaque brin continu et de chaque brin discontinu, cad 1 fragment d'ARN d'environ d'une dizaine de nucléotides grâce à son activité primase, suivi d'un fragment d'ADN de 20 à 30 nucléotides grâce à son activité ADN polymérase''.Bref, dans mon cours on ne parle d'ARN polymérase mais d'ADN polymérase à activité primase et à activité ADN polymérase. Qu'en penses-tu ? Le prof a t-il voulu simplifier....?(mais bon ça simplifie pas tellement finalement)

Ensuite, tu m'as dit que l'ADN polymérase alpha est remplacée par l'ADN polymérase delta car cette dernière est plus efficace et progresse plus vite. Je me demandais si ce n'est pas aussi car l'ADN polymérase alpha n'a pas d'activité autocorrectrice alors que ''l'ADN polymérase delta participe à la réparation de l'ADN (NER, mésappariements, BER brèche longue). ''(D'ailleurs je ne sais ce que c'est BER, NER ??) Apres, je ne suis pas sûre que ce soit '' la seconde raison'' (après la progressivité) car l'ADN polymérase alpha est dite très fidèle. Est-ce que tu sais ?

D'autre part, concernant les fragments d'Okasaki (c'est grâce à toi que j'ai compris ce que c'est ), tu m'as pourtant bien expliquée mais je bloque toujours sur un point (oui je suis un peu lente désolée ). La synthèse de nucléotides par l'ADN polymérase se fait toujours dans le sens 5' vers 3'.Or, la polarité du brin retardé tardif est 3' vers 5'. Mais pourquoi l'ADN polymérase Delta réussit quand même a synthétisé quelques blocs de ce brin dans le sens 5' vers 3'. Elle ne devrait pas pouvoir pas en synthétisé du tout alors si c'est dans le mauvais sens ?

Sinon, j'ai encore une dizaine de questions à te poser....Non je blague, c'est tout (pour l'instant :-p)
Ca a dû te prendre du temps d'écrire toutes ces explications. Alors merci beaucoup beaucoup HomerJK !!

Tes explications m'ont été très utiles. Je comprends beaucoup mieux divers points.
Tu es tuteur ?! Je vais aller faire mon tutorat à la Fac de Dijon alors ! lol

[invited5865a90]

Bonsoir,
Si j'ai bien compris, tu as expliqué que : il y'a une ARN polymérase (= la primase dont tu parles ensuite ? ) pour synthétiser l'amorce d'ARN. Puis à partir de cette amorce d'ARN, l'ADN polymérase alpha peut commencer la séquence de nucléotides d'ADN. Tes explications me paraissent logiques avec le fait que l'ADN polymérase alpha ne peut pas initier la synthèse sans un ''support'' initial. Or dans mon cours, ce n'est pas dit la même chose. Il est dit que c'est'' l'ADN polymérase alpha qui synthétise l'amorce ARN ADN de chaque brin continu et de chaque brin discontinu, cad 1 fragment d'ARN d'environ d'une dizaine de nucléotides grâce à son activité primase, suivi d'un fragment d'ADN de 20 à 30 nucléotides grâce à son activité ADN polymérase''.Bref, dans mon cours on ne parle d'ARN polymérase mais d'ADN polymérase à activité primase et à activité ADN polymérase. Qu'en penses-tu ? Le prof a t-il voulu simplifier....?(mais bon ça simplifie pas tellement finalement)

En fait, d'après mon cours, c'est la Primase qui se charge de synthétiser l'amorce d'ARN, et la polymérase alpha qui se charge de l'allonger en une dizaine de nucléotides d'ADN, mais les deux enzymes sont réunis au sein d'un complexe enzymatique, la Polymérase Alpha-Primase. Mais si dans ton cours, t'as quelque chose de différent, alors il faut que tu prennes comme référence ce qu'il y'a de noté dans ton cours, ça vaut mieux. De toutes façons, ce sont là des détails, dans tous les cas, il y'a synthèse d'une amorce à la fin, et c'est ce qu'il y'a de plus important

Ensuite, tu m'as dit que l'ADN polymérase alpha est remplacée par l'ADN polymérase delta car cette dernière est plus efficace et progresse plus vite. Je me demandais si ce n'est pas aussi car l'ADN polymérase alpha n'a pas d'activité autocorrectrice alors que ''l'ADN polymérase delta participe à la réparation de l'ADN (NER, mésappariements, BER brèche longue). ''(D'ailleurs je ne sais ce que c'est BER, NER ??) Apres, je ne suis pas sûre que ce soit '' la seconde raison'' (après la progressivité) car l'ADN polymérase alpha est dite très fidèle. Est-ce que tu sais ?

Là encore, d'après mon cours, il y'a écrit qu'il y'a une transition entre la polymérase alpha et la polymérase delta à cause de la faible processivité de la polymérase alpha. Après tu sais, en biologie, on observe des mécanismes qui ne sont pas forcément expliquées par des raisons bien précises. Là en l’occurrence, je n'irai pas jusqu'à affirmer que c'est la faible processivité de la polymérase alpha qui va impliquer obligatoirement une transition vers la polymérase delta, peut-être qu'il y'a d'autres facteurs... Ou peut être que c'est juste que la nature est comme ça, et c'est tout

D'autre part, concernant les fragments d'Okasaki (c'est grâce à toi que j'ai compris ce que c'est ), tu m'as pourtant bien expliquée mais je bloque toujours sur un point (oui je suis un peu lente désolée ). La synthèse de nucléotides par l'ADN polymérase se fait toujours dans le sens 5' vers 3'.Or, la polarité du brin retardé tardif est 3' vers 5'. Mais pourquoi l'ADN polymérase Delta réussit quand même a synthétisé quelques blocs de ce brin dans le sens 5' vers 3'. Elle ne devrait pas pouvoir pas en synthétisé du tout alors si c'est dans le mauvais sens ?

Alors, oui à priori, à cause de ce problème de polarité, la polymérase delta n'est pas censée pouvoir synthétiser le brin tardif. Mais justement, ces fragments d'Okazaki (synthétisés, je le répète, dans un sens 5'>3') sont un moyen d'éviter cette contrainte. Après, pourquoi de cette manière et uniquement celle-ci ?? Là encore, je te répondrai la même chose : c'est la nature qui est comme ça, on décide de rien

Si t'as d'autres questions, hésite surtout pas
Bonne journée

[invite63c057c8]

Ouaaah, merci Homer pour ton explication sur la télomèrase !! Je croyais qu'elle agissait sur chaque lacune du brin d'OKAZAKI, du coup je n'y comprenais plus rien ^^'
Ah, voila qui est soulageant !

[invite6cbf8f24]

Bonjour à tous , j'ai une petite question
Si à chaque réplication , l'ADN est raccourci au niveau télomérique , on perd de l'information génétique , or dans la phase S il peut y avoir des brassages mais l'information n'est normalement jamais perdue , sinon ça fausserait tout code génétique.. Je ne comprends pas très bien.

[invite868f3fe2]

Pour la réponse à la dernière question, je ne voudrais pas dire des bêtises n'étant qu'étudiante, mais il me semble qu'il n'y a raccourcissement des télomères que dans les cellules vouées à la sénescence. Dans les cellules germinales, une enzyme, la télomérase, reconnaît la séquence riche en G du coté 3' du brin parental (chez l'humain c'est TTAGGG je pense) et se sert de sa matrice ARN pour synthétiser à cette extrémité 3' des copies de la répétition en question. Une fois l'allongement fait, la primase a son extrémité -OH nécessaire pour synthétiser l'amorce d'ARN, c'est ensuite l'ADN polymérase alpha qui complète le brin. Mais cette télomérase n'est active que dans les cellules de la lignée germinale, d'où la transmission complète du code génétique à la descendance mais la sénescence des cellules de notre corps. C'est en tout cas ce qu'on m'a appris


Par contre j'ai une petite question: ce n'est pas de l'ADN polymérase epsilon qui prends le relais après l'ADN alpha sur le brin avancé, et l'ADN polymérase delta ne serait il pas consacré au brin retardé ? Merci !