Le génome d’un organisme doit être dupliqué de manière efficace et sans erreur pour sa croissance et sa survie. La fourche de réplication est une région active en forme de Y où deux brins d’ADN sont séparés et répliqués en continu. Le couplage de la décompression de l’ADN et de la synthèse de brins complémentaires est une caractéristique d’une fourche de réplication. Les organismes avec un petit ADN circulaire, tels que E. coli, ont souvent une origine unique de réplication ; par conséquent, ils n’ont que deux fourches de réplication, une dans chaque direction s’éloignant de l’emplacement de l’ouverture initiale. Dans les organismes avec de grands génomes, la réplication de l’ADN ne se fait pas à partir d’un seul point d’origine, mais dans de nombreuses fourches de réplication localisées distinctes.
La progression sans entrave de la fourche de réplication est nécessaire pour une réplication complète de l’ADN et la stabilité du génome ; cependant, la fourche de réplication est souvent bloquée par des facteurs internes ou externes qui peuvent ralentir ou arrêter sa progression, entraînant un stress de réplication. Le stress de réplication provoque une instabilité génomique, caractéristique de maladies comme le cancer. L’instabilité génomique est caractérisée par des altérations génomiques et une fréquence accrue de mutations nuisibles. Le mouvement de la fourche de réplication peut s’arrêter pour plusieurs raisons. Par exemple, le médicament hydroxyurée épuise le pool de nucléotides disponibles pour l’incorporation dans le brin fille, bloquant la fourche de réplication. D’autres problèmes pouvant entraver la progression de la fourche de réplication incluent des lésions de l’ADN, une collision entre une fourche de réplication et un complexe de transcription, et des défauts dans les enzymes impliquées dans la réplication de l’ADN.
La cellule dispose de divers mécanismes de réparation pour relancer la fourche de réplication bloquée. Les points de contrôle de la phase S ne permettent pas aux cellules de commencer la mitose tant que la réparation de l’ADN n’est pas terminée. De plus, le réamorçage de la fourche peut redémarrer la synthèse d’ADN en contournant une lésion ou un bloc d’ADN. Malgré ces mécanismes robustes, parfois les fourches bloquées ne peuvent pas être réamorcées, ce qui conduit à leur destruction, arrêtant ainsi la réplication de l’ADN.
