Modalités de la réplication de l'ADN
 
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Du chromosome monochromatidien au chromosome bichromatidien :
3 hypothèses en présence

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Trois modèles explicatifs permettent de rendre compte de la réplication de l'ADN. Selon le modèle conservatif (1) la molécule d'ADN "mère" (en rouge) est entièrement conservée et sert de "modèle" à la formation d’une molécule "fille" (en bleu) entièrement nouvelle. Selon le modèle semi-conservatif (2) la molécule d’ADN "fille" conserve la moitié de la molécule "mère". Chaque brin de la molécule "mère" sert alors de matrice à la synthèse d'un brin complémentaire. Selon le modèle dispersif (3) aucun brin n’est conservé intact. La copie se réalise par fragments dispersés dans l'ensemble de l'ADN. Les trois figures indiquent les résultats attendus pour chacune des trois hypothèses après un (bleu foncé) et deux (bleu clair) cycles cellulaires.

 

Expérience de Meselson et Stahl (1958)

Des bactéries sont cultivées pendant une longue période en présence de molécules azotées à 15N puis sont repiquées sur un milieu contenant des molécules azotées à 14N et permettant la synchronisation des divisions. Des fractions sont prélevées après différents temps correspondant à 1, 2, 3, ... cycles cellulaires. L'ADN est alors extrait, placé dans une solution de chlorure de césium et centrifugé 24 heures à 100 000 g (ultracentrfugation différentielle). La position de l'ADN, qui révèle alors sa densité, est repérée par une mesure de la densité optique.

 

Expérience de Taylor (1957)

1 cycle cellulaire        2 cycles cellulaires       3 cycles cellulaires

Bevellaria est une plante voisine du Lis dont les cellules se divisent à intervalles réguliers. De jeunes racines en croissance sont cultivées sur un milieu contenant de la thymine radioactive pendant tout l'intervale de temps qui sépare deux mitoses successives (interphase). Les racines sont alors lavées puis placées dans un milieu contenant de la thymine non radioactive et enfin traitées à la colchicine (qui bloque les mitoses en métaphase) après 1, 2 ou 3 cycles cellulaires. Dans chaque cas on réalise une autoradiographie où la thymine radioactive est localisable par des points noirs.

L’autoradiographie est une technique de laboratoire permettant de localiser des molécules sur une préparation microscopique. Les cellules sont ici cultivées en présence d'un nucléotide (par exemple la thymine) où des atomes d’hydrogène sont radioactifs. Les cellules incorporent ce substrat à leurs propres molécules d'ADN qui deviennent alors radioactives, on dit qu’elles sont marquées.

Avant chacun des clichés 1, 2 et 3, les cellules sont lavées de manière à éliminer toute trace de nucléotide radioactif non incorporé à une molécule d'ADN.

On réalise enfin une préparation microscopique que l’on dispose sur un film photographique argentique. Celui-ci est impressionné par le rayonnement radioactif. Après développement du film on observe des points noirs sur les clichés aux endroits où se trouvent les thymines marquées sur les molécules d'ADN.