Cours 8 – Réplication et Réparation de l’ADN

Question 1

Quel est le mode de réplication de l’ADN chez les cellules eucaryotes ?

Answer 1

La réplication est semiconservative, c’est-à-dire que chaque molécule fille d’ADN contient un brin parental et un brin néoformé.

Question 2

Comment se présente une molécule d’ADN après une réplication semiconservative ?

Answer 2

Chaque brin parental s’apparie avec un nouveau brin synthétisé, formant ainsi deux doubles hélices hybrides (1 brin ancien + 1 brin nouveau).

Question 3

À partir de quoi débute la réplication de l’ADN ?

Answer 3

La réplication de l’ADN débute à des origines de réplication, qui sont des séquences spécifiques de l’ADN.

Question 4

Que se forme-t-il au niveau des origines de réplication lors de la réplication de l’ADN ?

Answer 4

Une bulle de réplication se forme, où les deux brins d’ADN sont séparés pour permettre la synthèse de nouveaux brins.

Question 5

Dans quel sens progresse la réplication de l’ADN à partir des bulles de réplication ?

Answer 5

La réplication est bidirectionnelle : elle progresse dans les deux directions à partir de chaque origine de réplication.

Question 6

Que provoque le déroulement de la double hélice d’ADN pendant la réplication ou la transcription ?

Answer 6

Il provoque un surenroulement de l’ADN en avant de la fourche de réplication ou de la bulle de transcription.

Question 7

Pourquoi le surenroulement de l’ADN est-il problématique ?

Answer 7

Il crée une tension mécanique sur la molécule d’ADN, qui peut empêcher la progression de la réplication ou de la transcription.

Question 8

Quelles enzymes permettent de relâcher le surenroulement de l’ADN pendant la réplication et la transcription ?

Answer 8

Les topoisomérases de type I et II.

Question 9

Quelle est la différence entre les topoisomérases de type I et de type II ?

Answer 9

Type I : coupe un seul brin d’ADN

Type II : coupe les deux brins d’ADN**

Question 10

Quel est le rôle des topoisomérases dans la réplication ?

Answer 10

Elles réduisent le surenroulement en amont de la fourche de réplication, permettant ainsi à l’ADN de se dérouler. Sans elles, la progression de la fourche serait bloquée.

Question 11

Quelle est l’orientation des deux brins dans la double hélice d’ADN ?

Answer 11

Les deux brins sont antiparallèles, l’un est orienté 5’→3’ et l’autre 3’→5’.

Question 12

Quelles bases azotées s’apparient dans l’ADN et par combien de ponts hydrogène ?

Answer 12

Adénine (A) s’apparie avec Thymine (T) via 2 ponts hydrogène

Cytosine (C) s’apparie avec Guanine (G) via 3 ponts hydrogène

Question 13

Comment les nucléotides sont-ils reliés entre eux dans un brin d’ADN ?

Answer 13

Par des liaisons phosphodiesters entre le carbone 3’ d’un désoxyribose et le carbone 5’ du suivant.

Question 14

Quelle est l’activité directionnelle commune à toutes les ADN polymérases ?

Answer 14

Une activité 5’ → 3’ polymérase, c’est-à-dire qu’elles synthétisent l’ADN dans le sens 5’ vers 3’.

Question 15

Quelles sont les deux conditions nécessaires à l’activité d’une ADN polymérase ?

Answer 15

Une amorce (avec une extrémité 3’-OH libre)

Un brin matrice (modèle) pour déterminer la séquence complémentaire**

Question 16

Quel type de molécule est ajouté par l’ADN polymérase à la chaîne en élongation ?

Answer 16

Un désoxyribonucléoside triphosphate (dNTP), complémentaire à la base du brin matrice.

Question 17

Quelle réaction est catalysée par l’ADN polymérase lors de la réplication ?

Answer 17

La formation d’un lien phosphodiester entre le 3’-OH du brin en croissance et le phosphate du nucléotide entrant.

Question 18

Quelle est la conséquence directe de cette réaction catalysée par l’ADN polymérase ?

Answer 18

L’élongation du brin d’ADN d’un nucléotide à la fois et la formation d’une nouvelle paire de bases complémentaire au brin matrice.

Question 19

Qu’est-ce qu’une fourche de réplication ?

Answer 19

C’est la structure en forme de “Y” qui se forme à l’endroit où l’ADN est déroulé pour permettre la synthèse des nouveaux brins pendant la réplication.

Question 20

Quels sont les éléments principaux présents à la fourche de réplication ?

Answer 20

ADN parental déroulé

Brin avancé (synthèse continue)

Brin retardé (synthèse discontinue via fragments d’Okazaki)

ADN polymérases

Hélicase

Primase

Protéines fixatrices d’ADN simple brin (SSB)

Question 21

Comment schématiser une fourche de réplication ?

Answer 21

FAIRE DESSIN

Question 22

Pourquoi un seul des deux brins d’ADN peut-il être synthétisé de façon continue ?

Answer 22

Parce que l’ADN polymérase ne peut synthétiser l’ADN que dans le sens 5’ vers 3’.

Question 23

Qu’est-ce que le brin avancé (leading strand) ?

Answer 23

C’est le brin d’ADN synthétisé de façon continue dans le sens d’ouverture de la fourche de réplication.

Question 24

Qu’est-ce que le brin retardé (lagging strand) ?

Answer 24

C’est le brin synthétisé de façon discontinue, en courts segments appelés fragments d’Okazaki, car il est orienté dans le sens opposé à l’ouverture de la fourche.

Question 25

Pourquoi la synthèse du brin retardé est-elle discontinue ?

Answer 25

Parce que la polymérase ne peut avancer que 5’→3’, elle doit donc synthétiser par petits segments à mesure que la fourche s’ouvre.

Question 26

Que sont les fragments d’Okazaki ?

Answer 26

Ce sont des courts segments d’ADN synthétisés de façon discontinue sur le brin retardé lors de la réplication.

Question 27

Quel enzyme initie la synthèse de chaque fragment d’Okazaki ?

Answer 27

La primase, qui synthétise une courte amorce d’ARN, sans avoir besoin d’amorce elle-même.

Question 28

Que fait l’ADN polymérase après l’action de la primase ?

Answer 28

Elle utilise l’amorce d’ARN pour allonger le fragment d’Okazaki en ajoutant des nucléotides d’ADN.

Question 29

Que se passe-t-il après que l’ADN polymérase a complété un fragment d’Okazaki ?

Answer 29

L’amorce d’ARN est retirée et remplacée par de l’ADN, puis les fragments sont reliés par une ADN ligase.

Question 30

Quel est le rôle de l’ADN ligase ?

Answer 30

Elle forme les liaisons phosphodiester entre les fragments d’ADN, scellant ainsi le brin retardé de manière continue.

Question 31

Quelles enzymes, en plus des ADN polymérases et de la primase, sont essentielles à la réplication de l’ADN ?

Answer 31

L’ADN hélicase et les protéines de liaison à l’ADN simple-brin (SSB).

Question 32

Quel est le rôle de l’ADN hélicase lors de la réplication ?

Answer 32

L’hélicase déroule la double hélice d’ADN en séparant les deux brins, créant ainsi la fourche de réplication.

Question 33

Quel est le rôle des protéines de liaison à l’ADN simple-brin (SSB) ?

Answer 33

Elles stabilisent les brins d’ADN simple en les empêchant de se réapparier ou de se dégrader pendant la réplication.

Question 34

Que peut-il arriver pendant la réplication de l’ADN malgré la précision du processus ?

Answer 34

Des erreurs de mésappariement peuvent survenir lors de l’ajout de nucléotides.

Question 35

Quelle activité permet aux ADN polymérases de corriger les erreurs de réplication ?

Answer 35

Une activité exonucléase 3’→5’ qui leur permet d’enlever les nucléotides mal appariés

Question 36

Comment s’appelle ce mécanisme de relecture des ADN polymérases ?

Answer 36

Le proofreading (relecture), un processus de correction immédiate des erreurs pendant la synthèse de l’ADN.

Question 37

Est-ce que l’activité de relecture des polymérases est suffisante pour protéger l’ADN contre toutes les erreurs ?

Answer 37

Non. En plus du proofreading, il existe plusieurs mécanismes de réparation de l’ADN capables de détecter et corriger des lésions.

Question 38

Quel est le rôle des mécanismes de réparation de l’ADN ?

Answer 38

Ils détectent et réparent les lésions ou erreurs dans l’ADN pour préserver l’intégrité génétique de la cellule.

Question 39

Pourquoi les mécanismes de réparation de l’ADN sont-ils essentiels ?

Answer 39

Parce qu’ils permettent de prévenir l’accumulation de mutations, qui pourraient sinon mener à des maladies comme le cancer.

Question 40

Qu’est-ce qu’une source de dommage à l’ADN ?

Answer 40

C’est tout agent ou processus pouvant altérer la structure ou la séquence de l’ADN, menant à des mutations ou à des lésions.

Question 41

Quelles sont des sources intrinsèques de dommages à l’ADN ?

Answer 41

Erreurs de réplication Hydrolyse spontanée (ex. : désamination, dépurination) Espèces réactives de l’oxygène (ROS) issues du métabolisme cellulaire

Question 42

Quelles sont des sources extrinsèques de dommages à l’ADN ?

Answer 42

Rayons UV (formation de dimères de pyrimidine) Radiations ionisantes (cassures double brin) Agents chimiques (ex. : benzopyrènes, agents alkylants) Certains médicaments ou toxines environnementales

Question 43

Qu’est-ce qu’une lésion de l’ADN ?

Answer 43

C’est une altération chimique ou structurale de l’ADN pouvant empêcher sa réplication ou transcription correcte.

Question 44

Nomme quelques types fréquents de lésions de l’ADN.

Answer 44

Bases modifiées (ex. : oxydation, alkylation, désamination) Dimères de pyrimidine causés par les UV Sites abasiques (perte d’une base) Cassures simple brin (SSB) Cassures double brin (DSB) Mésappariements de bases Ponts interbrins ou intrabrins

Question 45

Quelle lésion est typiquement causée par les rayons UV ?

Answer 45

Les dimères de thymine (ou de pyrimidine), qui déforment la double hélice.

Question 46

Quelle lésion est la plus dangereuse pour l’intégrité du génome ?

Answer 46

Les cassures double brin (DSB), car elles peuvent entraîner des réarrangements chromosomiques ou la perte d'information.

Question 47

Quels sont les principaux systèmes de réparation de l’ADN ?

Answer 47

Réparation par excision de bases (BER) Réparation par excision de nucléotides (NER) Réparation des mésappariements (MMR) Réparation des cassures double brin (NHEJ et HR)

Question 48

Quel type de dommage est réparé par la BER (Base Excision Repair) ?

Answer 48

Les altérations mineures de bases, comme la désamination, l’oxydation ou les sites abasiques.

Question 49

Quel type de dommage est réparé par la NER (Nucleotide Excision Repair) ?

Answer 49

Les lésions volumineuses qui déforment la double hélice, comme les dimères de thymine causés par les UV.

Question 50

Quel est le rôle du système MMR (Mismatch Repair) ?

Answer 50

Il corrige les mésappariements de bases issus d’erreurs de réplication non détectées par l’ADN polymérase.

Question 51

Quels mécanismes réparent les cassures double brin (DSB) ?

Answer 51

NHEJ (Non-Homologous End Joining) : rapide mais imprécis HR (Homologous Recombination) : précis mais nécessite une chromatide sœur

Question 52

Quelle voie de réparation est active uniquement après la réplication ?

Answer 52

La recombinaison homologue (HR), qui utilise la chromatide sœur comme matrice.

Question 53

Quelles sont les étapes de la réparation par excision des nucléotides?

Answer 53

1. Reconnaissance du dommage par blocage de l’ARN polymérase sur le brin matrice dans les gènes transcrits ou par détection de la torsion dans l’hélice induite par la lésion ayant lieu dans les autres endroits du génome. 2. hélicase déroule l’ADN autour du dommage. 3. Clivage du brin endommagé par des endonucléases, 4. hélicase enlève le brin endommagé 5. ADN polymérase resynthétise l’information manquante en utilisant le brin intact comme matrice 6. ADN ligase recolle le brin.

Question 54

Quelles sont les étapes de la réparation par excision des bases?

Answer 54

1. Reconnaissance de la base modifiée par une glycosylase spécifique, 2. clivage de la base, 3. endonucléase du site apurinique ou apyrimidique (AP) coupe le lien phosphodiester en 5’ du phosphate du site AP, 4. l’activité phosphodiestérase de l’ADN polymérase enlève le désoxyribosephosphate restant et polymérise le nucléotide manquant à partir du brin matrice intact. 5. Une ADN ligase complète la réparation.

Question 55

Quelles sont les étapes de la réparation des mésappariements?

Answer 55

1. Reconnaissance de la lésion et du brin mère et fille par les hétérodimères MSH2-MSH6 (paires de bases) ou MSH2-MSH3 (boucles d’ADN) 2. Recrutement de l’endonucléase MLH1-PMS2 qui fait des bris simple-brins dans l’ADN à proximité de la lésion. 3. Exonucléase 1 vient digérer le brin mésapparié sur une courte distance, 4. ADN polymérase resynthétise le brin-fille sans mutation. 5. ADN ligase complète la réparation.

Question 56

Qu’est-ce que la réparation par NHEJ (Non-Homologous End Joining) ?

Answer 56

C’est un mécanisme de réparation qui recolle directement les extrémités d’une cassure double brin, sans matrice.

Question 57

Quelle est la limite de la réparation par NHEJ ?

Answer 57

Elle est sujette à des erreurs, pouvant insérer ou supprimer 1 à 2 nucléotides, ce qui peut modifier la séquence.

Question 58

Qu’est-ce que la recombinaison homologue (HR) ?

Answer 58

C’est une réparation précise qui copie l’information manquante à partir d’un brin homologue, généralement la chromatide sœur.

Question 59

Quand la recombinaison homologue est-elle utilisée ?

Answer 59

Principalement en phase S ou G2 du cycle cellulaire, après la réplication, quand la chromatide sœur est disponible.

Question 60

Pourquoi la recombinaison homologue est-elle plus fidèle que la NHEJ ?

Answer 60

Parce qu’elle utilise un brin matrice identique pour recopier l’ADN, sans perte d’information.