Une étude, dont les résultats intitulés «Independent and Stochastic Action of DNA Polymerases in the Replisome» ont été publiés dans la revue Cell, a permis, grâce à la visualisation de la réplication de molécules d'ADN de la bactérie E. coli, de faire apparaître que les deux brins semblent fonctionner comme deux entités indépendantes.

Rappelons tout d'abord que «l'ADN qui constitue notre matériel génétique se présente sous la forme d'une double hélice qui comprend deux brins» composés d'une succession de quatre bases: la guanine, l'adénine, la thymine, la cytosine (G, A, T et C). Chaque brin «est complémentaire de l'autre, la base G s'associant à C et A à T».

La réplication, qui «consiste à fabriquer deux molécules d'ADN identiques à la molécule mère», peut commencer «quand une enzyme appelée hélicase (Dna B chez E. coli) déroule la double hélice». Ensuite, «une autre enzyme, une primase, attache une amorce ('primer') à chaque brin», puis «une troisième, un ADN polymérase, se lie à l'amorce et ajoute de nouvelles bases».

Cependant, «la synthèse d'ADN a lieu différemment sur les deux brins», car «chaque brin a une extrémité appelée 5' et une autre 3' et les deux sont disposés de manière opposée». En fait, pour le brin 'leader', «la copie se fait directement en progressant de 5' en 3' sur le nouveau» brin, tandis que pour l'autre, «des petits fragments de 1 à 3 kilobases (kb), appelés fragments d'Okasaki, sont nécessaires pour la copie de l'ADN» pour être ensuite associés entre eux. De la sorte, chaque nouveau brin génétique fabriqué pendant la réplication «est complémentaire de l'original».

Alors que «pendant longtemps on a considéré que les ADN polymérases qui agissent sur le brin leader et sur l'autre se coordonnent pour éviter que l'une des deux avance plus vite que l'autre», car «sinon, de longs fragments d'ADN simple brin pourraient déstabiliser le génome», l'étude ici présentée «révèle que chaque brin semble fabriqué indépendamment».

 
Pour aboutir à cette conclusion, des molécules d'ADN ont été extraites de la bactérie E. coli et un détergent fluorescent qui se lie à la double hélice mais pas à un brin seul a été appliqué afin de «visualiser la progression d'une double hélice».

Il est ainsi apparu «qu'en moyenne la vitesse à laquelle les deux brins se répliquent était la même», mais que, durant ce processus parsemé d'arrêts et de redémarrages, «les deux brins semblaient fonctionner comme deux entités indépendantes avec leur propre planning de synthèse»: ainsi, «par exemple, il pouvait arriver que le brin leader continuait sa synthèse tandis que l'autre était en arrêt» et «parfois l'un d'eux se répliquait dix fois plus vite que sa vitesse habituelle, sans raison apparente».

Cette «manière différente de penser la réplication» pose des questions car c'est «un véritable changement de paradigme», puisque l'absence de coordination observée entre les brins suggère une autonomie complète de ces brins.