L'expérience de Meselson et Stahl

Cette expérience, réalisée en 1958 par les biologistes Meselson et Stahl, a pour but de comprendre le mécanisme de la réplication des molécules d’ADN.

Lors de l’interphase, chaque molécule d’ADN est « dédoublé » en vue de la mitose. Meselson et Stahl, au cours de leur célèbre expérience, vont déterminer le mécanisme de ce « dédoublement ».



Les hypothèses :

Pour expliquer le mécanisme, trois hypothèses ont été faites :



Modèle conservatif : à partir d'une molécule d'ADN, on forme une nouvelle molécule d'ADN sans "toucher" à la prelière. On garde donc ici une molécule "mère" non modifiée (elle est donc conservée).

Modèle semi-conservatif : chaque brin de la molécule à répliquer sert de matrice à la synthèse d'un brin complémentaire, pour obtenir deux molécules d'ADN identiques. Chaque nouvelle molécule "fille" ne conserve donc que la moitié de la molécule "mère".

Modèle dispersif : aucun brin n'est conservé intact. Les deux molécules "filles" sont crées à partir de fragments de la molécule "mère" dispersés dans chacune des deux molécules et de copies de ces fragments.




L’expérience :

Des bactéries sont cultivées sur un milieu ne contenant que de l’azote lourd (¹⁵N, sachant que l’azote « naturel » est ¹⁴N). Leur ADN est donc composé avec des atomes d’azote lourd.

Ces bactéries sont ensuite placées sur un milieu ne contenant que de l’azote léger ¹⁴N. L’ADN maintenant synthétisé sera donc constitué d’azote ¹⁴N, le seul présent dans le milieu. Les divisions des bactéries sont synchronisées.

Le schéma suivant présente les molécules d’ADN suivant les trois hypothèses :

L’azote lourd est représenté en bleu et l’azote léger en rouge.




Résultats :

Pour savoir quel modèle est le bon, l’ADN des bactéries est extrait après la première, la deuxième et la troisième réplications (rappelons nous que les divisions ont été synchronisées donc toutes les bactéries sont au même stade de leur cycle cellulaire en même temps), placé dans une solution de chlorure de Césium et centrifugé. La position des ADN est repérée par une mesure de la densité optique. Cette manipulation permet de séparer les molécules d'ADN selon leur poids. Le résultat est le suivant :

Après la 1ère division (donc première réplication de l’ADN), il n’y a que de l’ADN hybride (contenant ¹⁴N et ¹⁵N). Ensuite, après la deuxième réplication, il y a de l’ADN hybride et de l’« ADN ¹⁴N ». Cette configuration ne peut correspondre que à l’hypothèse du modèle semi-conservatif.


L’expérience de Meselson et Stahl démontre donc que la réplication de l’ADN se fait selon un modèle semi-conservatif.