Avant qu'une cellule puisse se diviser, elle doit répliquer avec précision tous ses chromosomes, y compris l'ADN et ses protéines histones et non histones associées. Ce processus commence à de nombreuses origines de réplication au cours de la phase S de la cycle cellulaire dans chacun des chromosomes d'une cellule simultanément. Certains nucléotides peuvent agir comme origines de réplication, mais ces séquences ne sont pas bien définies- en particulier chez les espèces eucaryotes complexes, multicellulaires. La longueur de l'ADN qui s'étend sur une origine de réplication et ses deux extrémités respectives, où les fourches de réplication adjacentes vont éventuellement fusionner, est appelée réplicon. La réplication de l'ADN progresse de cette manière, groupe d'origines à la fois, jusqu'à ce qu'il atteigne les télomères, qui ont leur propre processus de réplication spécialisé. À ce stade, lorsque la cellule est en phase M et prête à se diviser, la masse chromosomique de la cellule a effectivement doublé.

Alors que la réplication de l'ADN progresse, de nouvelles protéines d'histone sont synthétisées et de nouvelles particules de noyau d'histone sont formées. Ces protéines sont tout aussi importantes pour la fonction chromosomique que l'ADN, car les histones sont essentielles à la structure physique du chromosome.

Origines de la réplication

La réplication de l'ADN commence au niveau de certaines séquences nucléotidiques appelées origines de réplication. Ces sites interagissent avec des protéines initiatrices spécialisées qui lancent le processus de séparation et de réplication de l'ADN. La définition et la quantification de ces séquences s'avèrent difficiles, en particulier chez les espèces eucaryotes complexes, multicellulaires. Par exemple, la grande taille du génome humain nécessiterait des dizaines de milliers d'origines de réplication sur l'ensemble des chromosomes. Cependant, le dénombrement de ces sites est difficile car il n'y a pas de consensus clair sur les séquences d'origine spécifiques. Il est probable que les origines de réplication soient définies par une combinaison de séquences nucléotidiques, de diverses protéines et de la structure de la chromatine.

Réplication des histones

Les histones sont des protéines responsables de l'emballage de l'ADN dans la chromatine, puis dans les chromosomes. Ainsi, les histones sont essentielles à la structure physique et à la fonction du chromosome eucaryote. Au cours de la réplication des chromosomes, de nouvelles histones doivent également être synthétisées afin de conditionner le nouvel ADN dans les nucléosomes. Au fur et à mesure que la fourche de réplication avance, les nouvelles et les anciennes histones se réassemblent de manière aléatoire sur les cellules filles.