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L'acide désoxyribonucléique (ADN) est le modèle qui transmet l'information génétique d'une génération à l'autre. Chaque cellule contient au moins un ensemble complet de ce code, organisé en 23 paires de chromosomes. La plupart des cellules sont diploïdes et contiennent un ensemble de chaque parent. Avant qu’une cellule ne se divise, elle doit reproduire fidèlement son ADN afin que chaque cellule fille reçoive une copie exacte du génome. Ce processus repose sur plusieurs niveaux de contrôle qualité pour éviter les mutations.
L’ADN est un long polymère composé d’un squelette sucre-phosphate avec quatre bases nucléotidiques – adénine (A), guanine (G), cytosine (C) et thymine (T) – projetées à partir de chaque sucre. La séquence de ces bases code les instructions pour la synthèse des protéines. Deux brins complémentaires s'apparient via des liaisons hydrogène, formant la double hélice classique :A s'apparie exclusivement avec T et C s'apparie exclusivement avec G. Le maintien de ces règles d'appariement de bases pendant la réplication est essentiel pour éviter les erreurs.
La réplication est semi-conservatrice :chaque nouvelle double hélice d'ADN contient un brin original et un brin nouvellement synthétisé. Les enzymes hélicase déroulent l’hélice, exposant les deux brins modèles. L'ADN polymérase lit chaque nucléotide sur la matrice et ajoute la base complémentaire au brin en croissance. Par exemple, lorsque la polymérase rencontre un G sur la matrice, elle incorpore un C sur le nouveau brin.
L'ADN polymérase n'est pas seulement une machine à polymériser; il effectue également une relecture en temps réel. Si elle insère une base incorrecte, l’activité exonucléase de la polymérase élimine l’erreur et la remplace par le nucléotide correct. Ce contrôle d'erreur intégré donne un taux de précision d'environ 99 % lors de la synthèse.
Pour détecter les erreurs qui échappent à la relecture par polymérase, les cellules déploient une deuxième ligne de défense :la réparation des mésappariements. Les protéines Mut analysent l’hélice de l’ADN à la recherche de distorsions causées par des bases incompatibles. Une fois détecté, la machine identifie le brin nouvellement synthétisé, coupe un segment contenant l'erreur et l'excise. L'ADN polymérase resynthétise ensuite le segment retiré, rétablissant ainsi la séquence correcte. Contrairement aux corrections de base unique effectuées par la polymérase, la réparation des mésappariements peut remplacer des milliers de bases en un seul événement de réparation, garantissant ainsi la stabilité génomique.