Initiation de la réplication : synthèse

Je vais commencer par introduire certaines notions pas forcément connues par tout le monde, pour finir avec le complexe d'origine de réplication. Les détails vous seront épargnées, je peux fouiller pour les papiers si ça intéresse particulièrement quelqu'un.

Il existe une séquence origine de réplication assez conservée chez les Procaryotes, on sait assez bien la reconnaître et donc on peut savoir que la réplication bactérienne débutera à cet endroit et pas ailleurs. Les études concernant la réplication chez les Eucaryotes ont été pas mal menées chez S. cerevisiae.
D'abord, on s'intéresse au contrôle de la réplication de l'ADN chez kes Eucaryotes. S. cerevisiae est l'organisme modèle dans ce cas.

On a construit le plasmide suivant : ORIcolE1, gène conférant résistance à l'Amp, gène de sélection chez les Levures (ura3⁺), en insert = fragment d'ADN génomique de S. cerevisiae. On a procédé à une transformation des cellules de S. cerevisiae [ura^- ] par cette construction. Il y a deux cas possibles : soit le plasmide contient une origine de réplication reconnue par la machinerie de la Levure et dans ce cas on aura une prolifération des cellules l'ayant, soit le plasmide n'en contient pas et les cellules ne survivront pas.
Il se trouve que certains clones transformés de la sorte ont proliféré : les plasmides par lequels ils ont été transformés portent donc des séquences permettant la réplication des plasmides, sans intégration dans le génome.
On a découvert ainsi chez S. cerevisiae des séquences que l'on a appelées ARS (Autonomously Replicating Sequences) : ce sont des séquences d'ADN chromosomique permettant la réplication de l'ADN extrachromosomique sans qu'il soit intégré dans le génome.
La question qui s'est posée est : l'ARS est-elle une origine de réplication?
On a fait des cartographies des origines et on a déterminé des topologies différentes selon que la séquence possède ou pas une origine : bulle (la séquence possède une origine), forme en Y (la région est parcourue par une fourche de réplication), forme en X (régions contenant des terminaisons de réplication).

En s'appuyant sur ces informations, on a démontré ces topologies au niveau des ARS portées par différents plasmides (Brewer et al., Cell, 1987) et on a établi que les ARS sont bien des origines de réplication. (Je passe très vite ici pour deux raisons : 1. ce n'est pas le propos; et 2. je ne me souviens plus de tous les détails ).

Ensuite, l'étude a été étendue au niveau du génome et ce in situ (Friedman et al., Genes to cells, 1997). Dans cette dernière étude portant sur plusieurs ARS identifiées sur le chromosome VI, on a vu que chaque ARS possède une activité différente au niveau du chromosome. Par l'utilisation de puces et l'tude (toujours) du chromosome VI, il a été démontré que chaque ARS possède un temps de réplication différent (càd qu'il y a des origines précoces et des origines tardives); dans la même étude, on a aussi montré que la distance entre les origines actives et les efficacités de ces origines sont variables (Raghuraman et al., Science, 2001).

On a fait plein de choses sur ces ARS, on les a étudiées en long, en large et à travers. On en connaît un certain nombre de choses :
*Il existe une séquence ACS = ARS Consensus Sequence (11 pb); on l'appelle A-box et c'est le site de liaison du complexe d'initiation de la réplication (ORC);
*B-box (100 pb) : il y en a 3; fonctions diverses.

Puisque chez S. cerevisiae les études ont donné des choses intéressantes, on restera dessus

Voici donc le modèle de l'initiation de la réplication de l'ADN.
On parle du complexe ORC (Origin Recognition Complex). Celui-ci est composé de 6 protéines (Orc1 à 6), assurant la liaison avec la boîte A. En G1, ORC est "posé" sur l'origine; à lui sont liés différentes protéines : Cdc6 et Cdt1, lesquelles assurent le recrutment d'autres protéines appelées Mcm (Mcm2 à 7). Tout ce beau monde tape la discute au niveau de la boïte A d'une origine pendant G1 donc.
A la transition G1/S, les complexes à activité kinasique Cdc28/Cln et Cdc7/Dbf4 phosphorylent les protéines Mcm. Cela implique un changement de conformation de ce complexe et les protéines Mcm3, Mcm4 et Mcm7 se trouvent une vocation d'hélicase. La protéine Cdc45 est recrutée avec des protéines de la machinerie d'élongation. On passe donc en phase S et la réplication a lieu.
Ce qui est important de retenir avec ce complexe ORC est aussi le fait qu'il est présent sur les boïtes A durant toute la durée du cycle cellulaire. Cela a été démontré avec des blocages différents (Nocodazole et facteur alpha) : il existe 2 types d'ORC, l'un post-réplicatif (observé avec le blocage avec le Nocodazole, présent durant G2/M) et l'autre pré-réplicatif (observé suite au blocage par le facteur alpha, présent durant G1).
Il se passe alors des transitions : la première étant de complexe pré-réplicatif vers post-réplicatif (en G1/S), la deuxième – du post- au pré-réplicatif à peu près au moment anaphase->télophase (en gros, G2/M).

J'avais fait ce résumé dans le cadre d'une discussion sur le forum scientifique de Futura-Sciences. Donc, ne pas s'étonner si vous le retrouvez là aussi ;o)