chromatine et adn

Chromatine et ADN :
I- Composition en base :
4 bases : AGTC . La concentration en A est toujours égale à la concentration en T et la
concentration en C est égale à la concentration en G.
La concentration en base purique est égale à la concentration en base pyrimidique.
→ La composition en base d’un ADN varie selon l’espèce considérée.
II- Structure en double hélice : (poly)
Watson et Crick ont imaginés la double hélice d’ADN (prix
Nobel 1953)
Découvert grâce aux diagrammes à rayons X.
La double hélice d’ADN est une sorte d’escalier en
colimaçon tournant autour d’un axe.
Les bases hydrophobes sont à l’intérieur de cette double
hélice et les chaînes des désoxyriboses phosphates sont
à l’extérieur.
Les bases appariées (plateau de base) sont
perpendiculaires à l’axe des chaînes des désoxyriboses
phosphate qui elles sont parallèles à l’axe.

La double hélice comprend un petit et un grand sillon (plus accessible aux interactions
protéines-ADN).
Les deux chaînes sont complémentaires, elles sont réunies par des liaisons hydrogènes
entre bases complémentaires. Il y a deux liaisons hydrogène entre A et T et trois entre
G et C. Les 2 chaines ne sont pas identiques mais complémentaire
La complémentarité est absolue et explique pourquoi la concentration des bases puriques
est égale à la concentration en base pyrimidique.
Les plateaux de bases (marche d’escalier) ont tous la même dimension car il y a toujours
association de petites bases avec des grandes (pyrimidique avec purique).
Les appariements GC sont plus solides (liaison + importante) que les appariements AT.
Chaque liaison hydrogène est faible (1/20 d’une liaison covalente) mais du fait de leur
grand nombre elles assurent une grande cohésion interne à cette double hélice.
Elles sont dans le même plan que les bases et elles assurent la coplanarité des base.
L’existence de ces liaisons favorise cette conformation. Sinon on peut avoir des tautomères
mutagène
Les deux chaînes sont antiparallèles ou de polarité inverse (parallèle en sens inverse:
une dans le sens 5’ 3’ et l’autre dans l’autre sens). Elles ont une configuration hélicoïdale
(poly) : la double hélice s’enroule autour d’un axe central imaginaire.
Néanmoins, deux configurations sont possibles : le pas de l’hélice est à droite (sens
horaire) ou le pas de l’hélice est à gauche.(sens antihoraire) (en considérant l'hélice du
bas vers le haut).
→ L’hélice est stabilisée par 3 liaisons .
Il existe 3 types de liaisons dans la double hélice : (poly)
-Liaisons hydrogènes: faibles mais nombreuses et dans un plan perpendiculaire à
l’axe de la double hélice.
-Liaisons hydrophobes entres parties hydrophobes de bases contiguës empilées à
l’intérieur de la double hélice. Elles mettent en jeu des forces de Van der Waals. Elles
sont faibles mais nombreuses. Elles suivent l’axe de la double hélice contrairement
aux hydrogènes.
-Liaisons ioniques entre le squelette phosphodiester porteur de charges négatives à
pH = 7 et des cations (en général Mg++) . Ces liaisons stabilisent fortement la double
hélice et empêchent la répulsion des groupements phosphodiesters entre eux.

III- Les isoformes de l’ADN :
•l’ADN B :
Isoforme la plus répandue chez les eucaryotes. C’est une hélice dont le pas est à droite
et c’est la forme hydratée de la molécule native. Diamètre de 2,4 nm. Le nombre de
paire de base par tour d’hélice est de 10,4.
Chaque plateau de base tourne de 34°6 par rapport au précédant (360°/34,6° = 10,4). Le
pas de l’hélice (hauteur nécessaire pour faire un tour complet) est de 3,4 nm donc hélice
rallongée de 0,33 nm par chaque paire de base formée. (3,4/10,4 = 0,33)
→ La conformation de la liaison glycosidique est ANTI.
•l’ADN A :
C’est une forme moins hydratée que l’ADN B, elle est plus compacte (11 paires de base
par tour), plus volumineuse avec un diamètre plus large. Le pas de l’hélice est
également à droite. La conformation est aussi ANTI. Son existence in vivo n’est pas
démontré, mais on sait que les hybrides ADN/ARN adoptent une conformation très
proche de cet ADN A.
•L’ADN Z :
Le pas de l’hélice est à gauche, elle est plus étirée avec 12 paires de bases par tour et
un pas de l’hélice de 4,5 nm et avec un diamètre plus petit et des bases plus éloignées.
Les groupements du désoxyribose phosphate se disposent en zigzag (d’où le nom
d’ADN Z ). La conformation glycosidique peut être soit ANTI soit SYN.
Son rôle serait d’intervenir dans la régulation de l’expression des gènes.
Les désoxycytidine ou désoxythymidine (pyrimidique) sont en conformation ANTI alors
que les désoxyguanosine et désoxyadénosine (puriques) sont en SYN. C’est cette
alternance qui donne l’apparence de zigzag.
Cette isoforme n’est pas aléatoire mais située dans des zones précises au voisinage des
centromères des chromosomes et dans les portions d’ADN riche en GC.
L’ADN contient non seulement une information codante (qui dirige la synthèse d’ARN)
mais également une information conformationnelle (non codante) due à certaine
séquence nucléotidique (GC).

IV- Formes surenroulées de l’ADN :
De nombreuses molécules d’ADN intactes sont circulaires (elles n’ont pas d’extrémités
sans pour autant être un cercle) comme pour l’ADN bactérien. La conversion du double
brin d’ADN linéaire en une molécule fermée circulaire fait apparaitre une propriété
nouvelle : l’axe de la double hélice peut s’enrouler ou non sur lui même pour former :
-Soit il n’y a pas de super-enroulement : on a un état relâché (ne veut pas dire
déstructuré) : L (enlacement) = T (tours) car W(wrille) =0
-Soit une super hélice / surenroulement : qui peut être positif = le nombre
d’enlacement a été augmenté et conduit à la formation d’une super hélice positive.
Ou bien il peut être négatif, le nombre d’enlacement a diminué : l’axe de la double
hélice s’enroule selon une super hélice négative.
La formation d’une superhélice influence le degré d’enroulement de la double hélice.
Ainsi, un surenroulement négatif de l’axe de l’ADN peut être associé à un déroulement
du double brin.
T= nombre de tours de l’axe de la double hélice
W= nombre de vrilles, c’est là où l’on peut influer le nombre de vrilles (en positif ou en négatif)
Si elle possède 25 tours, on aura un cercle relâché = le nombre d’enlacement est égale aux nombres de
tours.
Dans le cercle déroulé, on a un déroulement du double brin et donc on a moins de tours (supertours négatifs
permet l’accès a des protéines).
Deux molécules d’ADN circulaire ayant exactement la même séquence de base mais qui
diffère par le nombre d’enlacement s’appelle des topoisomères. Les enzymes qui
contrôle le nombre d’enlacement sont des topoisomérases.
En l’absence d’enzyme, lorsque les extrémités de l’ADN sont fixes, le nombre
d’enlacement est constant.
Quelque soit les déformations que l’on fasse subir à cet ADN, on ne changera pas le
nombre d’enlacement. Le changement du nombre de paire de base par tour en un
endroit d’une boucle d’ADN sera donc nécessairement compensé par un
surenroulement opposé.
Chez les eucaryotes les ADN ne sont pas circulaires (mais se comportent comme tel) et
n’ont pas d’extrémité car chaque extrémités est fixe, liée à un point d’ancrage.
A) Action des topoisomérases :
Ce degré de surenroulement est sous le contrôle d’enzyme spécifiques qui s’appellent les
topoisomérases. Elles sont présentes chez les eucaryotes et les procaryotes.
On distingue 3 étapes :
-Un clivage d’un seul ou des deux brins d’ADN
-Passage d’un segment d’ADN à travers la brèche
-Recellement de la brèche.

2 types de topoisomérases :
•Topoisomérases De type I : Clive un seul des deux brins d’ADN : toujours enzyme
relâchant, c’est à dire qu’ils ramènent l’ADN surenroulé à sa conformation initiale
(surenroulé à relâché). Elle fonction sans ATP, sans énergie. Elle va dans le sens
naturelle de la double hélice.
•Topoisomérases De type II : Clive deux brins d’ADN. Elles démêlent les noeuds
d’ADN en présence d’ATP. Elles peuvent introduire des supertours négatifs ou
positives en maintenant fermement l’ADN pour qu’il ne puisse pas tourner.
Dans ces topoisomérases de type II, on retrouve une particulière qui est la gyrase
bactérienne qui permet d’introduire uniquement des supertours négatifs dans une
double hélice. Certains antibiotiques vont bloquer les topoisomérases de type II .
B) Convention des désignations des superhélices (+) ou (-) (poly):
L’ADN surenroulé a une structure plus compact que sa forme relâchée.
Elle permet l'empaquetage d’une très longue molécule d’ADN sous un tout petit
volume. On peut visualiser les différentes formes surenroulées par électrophorèse.
Les formes surenroulées migrent plus vite que les formes partiellement surenroulées
ou relâchées. Les topoisomérases sont indispensables à la réplication, la transcription
et la réparation de l’ADN.
De nombreuses protéines indispensables à tous ces mécanismes ne se lieront à l’ADN
que s’il est enroulé négativement. Il existe des médicaments qui sont des inhibiteurs
spécifiques de ces topoisomérases (antibiotiques, anticancéreux..) .
V- Chromosomes et chromatine :
Tous les organismes eucaryotes ont élaboré des manières d’empaqueter l’ADN dans les
chromosomes. Chez l’Homme, 46 chromosomes par cellule diploïde qui ne sont visibles
qu’au moment de la division cellulaire et ils représentent la forme la plus compact de
l’ADN.
Il y a des protéines qui se fixent sur l’ADN pour former les chromosomes appartiennent à 2
grandes classes : les histones et protéines chromosomiques non histones. Le complexe
formé entre ces protéines et l’ADN nucléaire est appelé chromatine.
L’empaquetage de l’ADN autour des histones forme le nucléosome qui est le premier
niveau le plus fondamental de l’organisation chromosomique.