Expérience de Meselson et Stahl 1958
En utilisant les isotopes comme marqueurs, on peut suivre le devenir des molécules dans la cellule. L'ADN peut être marqué par plusieurs isotopes, en particulier ceux de l'azote (14Net 15N). Les molécules d'ADN qui contiennent une quantité appréciable d'azote 15 (azote lourd) sont plus denses que celles qui contiennent l'azote 14 (azote léger) et on peut déceler cette différence par centrifugation (figure 2).
En 1958, Meselson et Stahl mettent au point une technique d'obtention de gradient de densité par centrifugation. En utilisant du chlorure de césium (CsCl) de densité moyenne 1,72, ils obtiennent après 24 h de centrifugation à grande vitesse un gradient de densité (d'environ 1,70 à 1,75), gamme qui englobe la densité de l'ADN (1,710).
Ils cultivent les bactéries dans un milieu dans lequel les substances organiques utilisées comme source d'azote contiennent de l'azote lourd (15N). Au cours de la culture, toutes les molécules azotées et en particulier l'ADN contiennent une forte proportion d'azote 15N. L'ADN « lourd» a une densité de 1,724 et peut être distingue de l'ADN « léger » (1,710).
Ils mettent au point une méthode qui permet de synchroniser pendant quelques générations la division des bactéries.
Meselson et Stahl ont donc cultivé des bactéries d'Escherichia coli pendant plusieurs générations dans un milieu ne contenant que de l'azote 15. L'ADN est marqué par l'azote 15. Ils ont transféré ensuite ces bactéries après lavage dans un milieu où l'azote est uniquement léger (Azote 14). Ils ont prélevé à des intervalles de temps variés, des échantillons de bactéries et ils ont mesuré la densité d'ADN que ces bactéries contiennent. L'intervalle de temps correspond à un dédoublement du nombre de cellules dans la culture.
Le premier dédoublement correspond à la première synthèse d'ADN sans l'azote 15 c'est-à dire en présence de l'azote 14. Le premier prélèvement correspond à la première génération qui con tient des ADN hybrides (contenant 14Net 15N), ce qui rejette l'hypothèse du modèle conservatif de la réplication.
Le deuxième prélèvement correspond à la deuxième génération. On trouve des ADN hybrides et de « l'ADN 14N ». Cette configuration ne peut correspondre qu'à l'hypothèse du modèle semi-conservatif.
Le troisième prélèvement correspond à la génération 3, contient la même quantité d'ADN hybride mais trois fois plus d'ADN légers (Azote 14). A chaque génération, la moitié de la molécule de la génération précédente est conservée.
L'expérience de Meselson et Stahl démontre donc que la réplication de l'ADN se fait selon un modèle semi-conservatif. Cela veut dire que sur les deux brins de toute molécule d'ADN, il y a toujours :
• Un brin d'ADN ancien qui provient de l'un des 2 brins d'ADN parental.
• Un brin d'ADN jeune, nouvellement formé.
