L'expérience de Meselson & Stahl (1958)
En 1958, Meselson & Stahl cherchent à déterminer lequel des 3 mécanismes possibles de la réplication de l'ADN est correct (cf. Doc. 1) . Pour trancher la question, ils réalisent une expérience sur la bactérie E. coli qui est restée célèbre (Figure n°1).
Les bactéries sont d'abord cultivées pendant de nombreuses générations dans un milieu enrichi en 15N, un isotope "lourd" de l'azote. Au fil des générations, les bactéries ont incorporé cet élément dans leur molécules d'ADN. A ce stade, tous les brins d'ADN sont donc "lourds".
Au temps t=0, les bactéries sont transférées dans un nouveau milieu de culture ne contenant pas d'azote 15N mais simplement l'isotope léger 14N. A partir de cet instant, tous les NOUVEAUX brins d'ADN que les bactéries synthétisent sont donc "légers".
L'ADN des bactéries est extrait d'échantillons prélevés :
juste avant le changement de milieu (t=0),
30 min après le changement de milieu (c'est-à-dire précisément après 1 cycle cellulaire = 1 réplication de l'ADN+ 1 division).
60 min après le changement de milieu (après précisément 2 cycles cellulaires)
L'ADN est ensuite placé dans une solution spéciale et centrifugé à grande vitesse. Sous l'effet de la force centrifuge, les molécules se stabilisent dans le tube à une position précise qui dépend de leur densité. Les molécules "lourdes" migrent davantage vers le fond du tube que les molécules "légères" (Figure n° 2).
Remarque importante : Au cours de la centrifugation, les 2 brins de l'ADN ne se séparent pas l'un de l'autre. L'ADN demeure double-brin.