La totalité des cellules d'un organisme adulte représente 5.10^{12} cellules. Un organisme possède généralement le même patrimoine génétique au sein des noyaux de ses cellules. Ceci est permis grâce à la réplication de l'ADN. Réalisé avant chaque mitose, ce mécanisme de duplication permet d'obtenir deux clones. Au cours du cycle cellulaire permettant la réplication, la quantité de l'ADN varie et sa forme change. La réplication se fait dans les yeux de réplication grâce à l'ADN polymérase. La réplication est semi-conservative.
La variation de la quantité de l'ADN et de sa forme au cours du cycle cellulaire
Le cycle cellulaire comprend deux étapes, l'interphase et la mitose. Pendant l'interphase, on distingue trois phases : G1, S et G2. Au cours du cycle cellulaire, la quantité d'ADN varie et sa forme change.
La variation de la quantité d'ADN lors du cycle cellulaire
La quantité d'ADN double pendant la phase S, c'est la réplication. Les chromosomes monocaténaires (un brin) deviennent bicaténaire (deux brins). On observe ensuite une division par deux de la quantité d'ADN : c'est la répartition de l'ADN entre les cellules filles.
La quantité d'ADN contenue dans une cellule varie au cours du cycle cellulaire.
Dans un premier temps, on observe un doublement de cette quantité durant la phase S, c'est la réplication. Au début de la phase S, les chromosomes sont monochromatidiens. À la fin de la phase S, ils sont devenus bichromatidiens. C'est ce changement qui explique l'évolution de la quantité d'ADN.
Dans un second temps, on observe une division par deux de la quantité d'ADN. Cela correspond à une répartition égale de l'ADN entre les deux cellules filles lors de la mitose.
La forme des chromosomes lors du cycle cellulaire
Les chromosomes sont toujours présents lors du cycle cellulaire, mais ils ne sont visibles au microscope optique que lors de la mitose. En effet, la forme de la molécule d'ADN change au cours du cycle. Elle est condensée lors de la mitose et relâche lors de l'interphase.
Pendant l'interphase, la molécule d'ADN, enroulée autour de protéines de structure, est sous sa forme relâchée.
Au début de la mitose, les protéines de structure s'assemblent. La molécule d'ADN se compacte et les chromosomes deviennent visibles au microscope optique.
Le rôle des yeux de réplication et de l'ADN polymérase dans la réplication semi-conservative
Durant la phase S du cycle cellulaire, on observe des zones particulières dans les molécules d'ADN, les yeux de réplication. Au cours du cycle cellulaire, c'est l'ADN polymérase qui assure la réplication semi-conservative.
Les yeux de réplication
Durant la phase S, la molécule d'ADN est répliquée dans les yeux de réplication.
Les yeux de réplication correspondent aux lieux où des complexes protéiques sont en train de dupliquer la molécule d'ADN. Ces complexes protéiques impliquent l'ADN polymérase.
L'ADN polymérase, la protéine de la réplication
L'ADN polymérase assemble un nouveau brin d'ADN sur un brin ancien par complémentarité des bases. C'est un mécanisme semi-conservatif.
ADN polymérase
L'ADN polymérase est la protéine qui intervient pendant la réplication. Elle reconstitue une molécule d'ADN, en prenant comme modèle un brin ancien et en construisant un nouveau brin par complémentarité de base.
Après séparation des deux brins de la molécule d'ADN initiale, l'ADN polymérase assemble des nucléotides libres par complémentarité.
La réplication semi-conservative
Les chromatides sont constituées d'une molécule d'ADN contenant un brin ancien et un brin nouveau : on parle de réplication semi-conservative.
Réplication semi-conservative
La réplication semi-conservative est le mécanisme de duplication (reproduction à l'identique) de l'ADN, avant une division cellulaire. Elle est semi-conservative : la molécule d'ADN néoformée contient un brin ancien et un brin nouveau.
Les deux chromatides d'un même chromosome sont parfaitement identiques. Ces chromatides seront ensuite séparées et réparties dans les cellules filles au cours de la mitose. Ces chromatides deviennent des chromosomes monochromatidiens.
Les deux cellules filles contiennent exactement la même information génétique et sont qualifiées de clones de la cellule mère initiale, ou clones cellulaires.
Clone cellulaire
Un clone cellulaire est une cellule génétiquement identique à la cellule mère dont elle est issue par mitose.