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La réplication de l'ADN en version originale

mis à jour le 16/11/2011


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L'expérience de Meselson et Stahl est classiquement étudiée en classe de 1°S pour mettre en évidence le mode de réplication de l'ADN. L'article original paru en 1958 est disponible en ligne et permet de faire travailler les élèves sur une production réelle de scientifiques et en anglais.

mots clés : DNL, replication, adn, meselson, stahl, histoire des sciences, watson, crick


Toutes les images de cette ressource sont cliquables pour pouvoir lire les légendes. Une rapide traduction apparait lorsque vous passez la souris sur les images.
 

Rappels sur la structure de l'ADN et les modes de réplication envisagés en 1953

 
En 1953, James Watson et Francis Crick proposent un modèle pour la structure de la molécule d'ADN. Cette mise en évidence majeure est publiée dans la revue Nature le 25 avril 1953. Cette revue propose en ligne les articles historiques de la découverte de la structure de l'ADN.

On y trouvera l'article original du 25 avril 1953. On notera la simplicité du schéma proposé par les deux scientifiques, ce qui en fait un document tout à fait exploitable par les élèves avec la légende. Ce document peut également être proposé aux élèves de seconde.

Un mois plus tard, le 30 mai 1953 Watson et Crick proposent un nouvel article plus précis, dans lequel ils discutent des implications de leur modèle. Ils y proposent le mode de réplication semi-conservatif (sans le nommer ainsi).
Cet article permet ainsi de montrer que dès 1953,  avec la découverte de la structure de l'ADN, le mode de réplication est un sujet de recherche majeur pour les scientifiques.


schema
schema_adn_watson
 

Pour faciliter la démarche des élèves, on pourra indiquer les autres modes de réplications envisagés à l'époque (dispersif, semi-conservatif, conservatif) en faisant colorier des schémas.

Les trois modes de réplication envisagés

Schéma de Alain Gallien issu de la banque de schémas de l'académie de Dijon (lien vers l'original)
 

Expérience de Meselson et Stahl

 
Cette expérience historique peut être l'occasion de conduire une véritable démarche scientifique en replaçant l'état des connaissances à l'époque et les modèles envisagés (voir paragraphe précédent).
La publication des travaux de Meselson et Stahl a été faite au PNAS (Proceedings of the national Academy of sciences of United States). Cette revue met à disposition ses archives.
L'article sur la réplication de l'ADN chez Escherichia coli a été publié en 1958 (44-671).
Une page est dédiée aux figures.
Avec les élèves on travaillera principalement sur les photographies et leurs légendes.
schema_adn_watson
Le texte de l'article précise (bas de la page 674)  que les bactéries ont été cultivées pendant 14 générations sur de l'azote 15, avant les mesures. Elles sont ensuite mises sur de l'azote 14. On insistera également  sur la nécessaire synchronisation des générations de bactéries pour obtenir des résultats exploitables.
Les résultats obtenus (voir ci-dessous) sont assez lisibles y compris pour des élèves de 1°S. On peut leur faire marquer par un trait la position de DNA 14N et DNA 15N.
schema_adn_watson

On peut également simplifier les résultats en ne donnant que ceux obtenus aux générations "complètes" : 0 - 1 - 1,9 - 3 - 4,1.
 

Travail des élèves

Schémas

schema_adn_watsonOn peut demander aux élèves de faire des schémas des molécules d'ADN à chaque génération en utilisant une couleur différente pour les brins contenant l'azote 14 et l'azote 15.

Leur schéma pourra être confronté à celui proposé par Meselson et Stahl dans leur article.


Confrontation des résultats aux modèles proposés

Pour faciliter l'étude, on peut également prévoir des questions intermédiaires en demandant, si on a présenté les modes de réplication envisagés à l'époque (dispersif, conservatif et semi- conservatif) celui qui peut être rejeté grâce aux résultats de la 1° génération puis le seul mode compatible avec les résultats obtenus aux générations suivantes.
 

Expérience de Taylor


L'autre expérience largement utilisée pour illustrer cette partie du programme est celle de Herbert Taylor. L'article original a également été publié dans la revue PNAS en janvier 1957.  On note une différence d'échelle entre les deux approches.
On pourra discuter avec les élèves, des dates de publication proches de ces deux articles.
 

Autres approches

L'université de Genève propose une autre approche de cette expérience à partir d'animations.
Cette ressource avait été mentionnée pendant les journées de présentation des nouveaux programmes de premières dont vous pouvez retrouver les diaporamas sur ce site.
 
auteur(s) :

Olivier Paillat, Professeur de SVT au lycée Blaise Pascal - Segré (49)

information(s) pédagogique(s)

niveau : 1ère S

type pédagogique : scénario, séquence

public visé : non précisé, enseignant

contexte d'usage : classe

référence aux programmes : Expression, stabilité et variation du patrimoine génétique

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