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Dissertations / Theses on the topic 'ARN – Dynamique'
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Douet, Julien. "ADN ribosomique 5S chez Arabidopsis thaliana : dynamique chromatinienne et ARN polymérase IV." Phd thesis, Université Blaise Pascal - Clermont-Ferrand II, 2008. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00731526.
Full textAbstract:
Chez Arabidopsis thaliana, Les gènes d'ARN 5S sont regroupés en blocs situés dans l'hétérochromatine péricentromérique des chromosomes 3,4 et 5. La transcription des gènes d'ARN 5S est régulée par des facteurs épigénétiques altérant notamment leur structure chromatinienne. Une étude a été menée durant les premières étapes du développement post-germinatif pour identifier les évènements et des facteurs conduisant à l'élaboration de telles structures. Nous avons pu observer une décompaction de l'ADNr 5S immédiatement suivie d'une recondensation. Ces phénomènes impliquent respectivement ROS 1 et l'ARN polymérase IV. L'étude des formes Pol IVa et Pol IVb nous indique que Pol IVb, en plus de son activité partenaire de Pol IVa, possède une action spécifique dédiée au locus d'ADNr 5S du chromosome 4. Cette nouvelle activité de Pol IVb, qui est indispensable au silencing et à la compaction de ce locus, semble indépendante de la voie classique de méthylation de l'ADN dépendante des ARN.
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Louvet, Emilie. "Dynamique et compartimentation de la machinerie de maturation des ARN ribosomiques en cellules vivantes." Paris 5, 2005. http://www.theses.fr/2005PA05S025.
Full textAbstract:
L'organisation fonctionnelle du noyau dépend de machineries nucléaires distribuées dans des domaines appelés corps nucléaires. Pour comprendre comment cette distribution est régulée,nous avons choisi le nucléole comme modèle d'étude. Nous nous sommes intéressés au trafic et à la compartimentation de la machinerie de maturation des ARNr pendant l'interphase et la mitose. Cette étude a nécessité l'utilisation de techniques de microscopie permettant le suivi de protéines en cellules vivantes telles que : le FRAP, la vidéomicoscopie et le tdFLIMFRET. Grâce à un système permettant de séparer réversiblement les machineries de transcription et de maturation des ARNr en interphase, nous avons montré que la machinerie de maturation est déconnecté des sites de transcription et se concentre dans des masses nucléaires issues du composant granulaire nucléolaire. Nous les avons nommées masses granulaires. Ce processus réversible, nous a permis d'étudier la reformation nucléolaire. Dans des cellules contrôles et grâce à un système de cellules perméabilisées, mis au point dans le laboratoire, nous avons montré que la reformation nucléolaire dépend de l'hydrolyse de l'ATP et que CK2 intervient dans la régulation de la compartimentation du nucléole. En sortie de mitose, nous avons montré que le recrutement des machineries de maturation précoce et tardive passe par les même PNB. La convergence des machineries dans un même site pourrait être l'origine de la formation des PNB. De plus, nous avons mis en évidence l'interaction des protéines B23 et Nop52 dans les PNB. Aussi, nous proposons, pour les PNB, un rôle de plateformes d'assemblage des complexes de maturation des ARNrThe functional organisation of the nucleus depends on machineries that are distributed in domains named nuclear bodies. To understand how this distribution is regulated we have chosen the nucleolus as example. We have focused our attention on traffic and compartmentation of the rRNA processing machinery during interphase and mitosis. To follow proteins in living cells we have used microscopy technologies such as: FRAP, videomicroscopy and tdFLIM-FRET. A reversible system capable of disconnecting the processing from the transcription machineries during interphase permitted us to show that the processing machinery can be disconnected from the transcription sites and accumulates in nuclear masses originating from the nucleolar granular component. We named these granular masses. This reversible process permitted us to study reformation of the nucleolus. In control cells and in an assay using permeabilized cells set up in the laboratory, we have shown that nucleolar reformation depends on ATP hydrolysis and that CK2 is involved in nucleolar compartmentation. At the exit of mitosis, we have shown that early and late processing machineries pass through the same PNB. The convergence of the machineries in a single site could be at the origin of PNB formation. Furthermore, we have demonstrated that Nop52 and B23 interact in the same PNB. For this reason, we propose that PNB are preassembly platforms for rRNA processing complexes
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Beaurain, François. "Les complexes boucle-boucle ARN : approches par dynamique moléculaire et spectroscopie UV en solution." Bordeaux 1, 2003. http://www.theses.fr/2003BOR12716.
Full textAbstract:
Un kissing-complexe résulte de l'association de deux acides nucléiques structurés en épingle à cheveux et s'appariant grâce à leurs boucles complémentaires. Les kissing-complexes connus sont le plus souvent utilisés comme signal de reconnaissance moléculaire et participent ainsi à la régulation de certains gènes. On les retrouve aussi impliqués dans le processus de diméristion des rétrovirus (pour une revue, voir Brunel et al, 2002). Certains facteurs déterminants pour la stabilité des kissing-complexes ont déjà été étudiés (gregorian & Crothers, 1995). Ici, après une réflexion sur la topologie des kissing-complexes, une étude basée sur la modélisation moléculaire et des techniques biochimiques a permis d'approfondir ou de découvrir certaines propriétés des kissing-complexes et apporte ainsi un visage nouveau à ce type d'édifice moléculaire. Enfin, en complément, une étude comparative des deux structures de DIS/DIS (dimerization Intiating Site of HIV-1) existantes permet de mieux comprendre la dynamique et la topologie de ce complexe et débouche sur la proposition d'un nouveau processus de dimérisationA kissing-complex is made of two hairpins with complementary loops. This kind of structure is known to participate in molecular recognition and is involved in a lot of gene regulation but also in all retrovirus dimerization process (for a review, see Brunel et al. , 2002). Some of the factors which determine the kissing-complex stability have already been studied (Gregorian & Crothers, 1995). Here after a preliminary reflexion about the kissing-complex topology, a study based on MD and UV monitored thermal denaturation experiments gets a deep insight into the kissing-complex structure and stability and brings a new way to aprehend this family of structures. Then, a MD study of the two DIS/DIS (Dimerization Initiating Site of HIV-1) kissing-complex structure helps to understand the dynamics and the topology of both duplexes. This study results in a proposal of a new and simple dimerization process
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Watrin, Marguerite. "Régulation de l'expression génique par formation de complexes boucle-boucles ARN : application de la technique de SELEX génomique aux interactions ARN/ ARN." Bordeaux 2, 2008. http://www.theses.fr/2008BOR21548.
Full textAbstract:
L'acide ribonucléique (ARN) ne joue pas seulement le rôle de transfert de l'information génétique, d'intermédiaire entre le gène et sa protéine. ARNt et ARNr participent à la synthèse des protéines au même titre que les ARNm, miARN, ARNqno et autres ARNmc sont impliqués dans la régulation de phénomènes biologiques tels que la réplication de plasmide, la transcription, la traduction, l'épissage. . . Les ARN ont notamment la possibilité de former des structures en tige-boucles, d'interagir via les boucles avec un acide nucléique partenaire, et de former des complexes boucle-boucles nommés kissing complexes. Chez E. Coli, la formation du kissing complexe RNAI-RNAII est à l'origine de la régulation de la réplication du plasmide ColE1. Un aptamère structuré en tige-boucle (R-06) a été sélectionné in vitro contre l'élément TAR situé dans la région 5' non codante de l'ARN du virus de l'immunodéficience humaine VIH-1. La formation du kissing complexe artificiel R-06/TAR est à l'origine de l'inhibition de la transactivation du génome viral. Nos travaux ont permis d'identifier dans le génome humain des ligands ARN structurés en tige-boucles et capables de former des kissing complexes naturels ou artificiels avec TAR ou bien avec une tige-boucle ARN cible contenant le motif RNGG, RYRY, ou YUNR. La formation de tels complexes pourrait traduire l'existence de régulations naturelles, ou bien permettre une régulation artificielle de gènes humains. Dans le cadre de cette thèse, la technique du SELEX génomique (Systematic Evolution of Ligands by Exponential enrichment) a pour la 1ère fois été adaptée aux interactions ARN/ARN et à la présence de banques d'ARN ciblesRNA does not only play a role in the genetic information transfer between a gene and his protein. As mRNA, tRNA and rRNA are involved in protein synthesis. MiRNA, snRNA, snoRNA and other ncRNA are involved in the regulation of numerous biological processes such as plasmid replication, conjugation, transcription, translation, splicing and posttranscriptional modifications. RNA are able to form stem-loop structures, to interact via their loops with nucleic partners and to form loop-loop complexes so called kissing complexes. RNAI/RNAII kissing complexes enables the regulation of ColE1 plasmid replication in E. Coli. An RNA hairpin (aptamer R-0624) has been selected against the TAR element located at the end of the 5' UTR of the human immunodeficiency virus HIV-1 RNA. The artificial R-0624/TAR kissing complex inhibits the transactivation of the viral transcription. We identified RNA hairpins derived from the human genome which are able to generate kissing complexes with TAR or RNA hairpins targets containing RNGG, RYRY or YUNR loop sequences. Those kissing complexes could be responsible for natural or artificial regulations of human genes. In this work, genomic SELEX (Systematic Evolution of Liganfs by Exponential enrichment) has been carried for the 1rst time for fishing RNA/RNA interactions and directed against target RNA libraries
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Marchal, Thierry. "Micromanipulation d'une molécule d'ARN unique." Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008), 2003. http://www.theses.fr/2003STR13148.
Full text
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Cragnolini, Tristan. "Prédire la structure des ARN et la flexibilité des ARN par des simulations basées sur des modèles gros grains." Paris 7, 2014. http://www.theses.fr/2014PA077163.
Full textAbstract:
JContrairement aux protéines, il y a relativement peu d'études expérimentales et computationelles concernant les ARN. Ceci est sans doute amené à changer, cependant, du fait de la découverte que les molécules d'ARN remplissent une considérable diversité de rôles biologiques, incluant, en dehors des rôles dans la transcription et la translation, des fonctions enzymatiques et régulationelles. Malgré la simplicité de son alphabet de quatre lettres, les ARN peuvent adopter une grande variété de structures tertiaires, dont les ensembles conformationels dynamiques semblent essentiels pour comprendre leur fonction. Malgré des progrès expérimentaux constants, et des développements théoriques, la séparation entre séquence et structures 3D augmente, et notre connaissance de la flexibilité des ARN à une échelle atomique est toujours limitée. Dans cette thèse, je présente des améliorations au modèle HiRE-RNA, et des simulations de repliement réalisées avec celui-ci. Après une présentation des méthodes computationelles utilisées pour échantillonner les surfaces d'énergie des ARN et des méthodes expérimentales fournissant des informations sur la structure des ARN, je présente les topologies d'ARN et les données structurales utilisées pour améliorer le modèle et pour étudier le repliement d'ARN. Les améliorations d'HiRE-RNA dans la version 2 et la version 3 sont décrites, ainsi que les simulations réalisées avec chaque version du modèleIn contrast to proteins, there are relatively few experimental and computational studies on RNAs. This is likely to change, however, due to the discovery that RNA molecules fulfil a considerable diversity of biological tasks, including, aside from its encoding and translational activity, also enzymatic and regulatory functions. Despite the simplicity of its four-letter alphabet, RNAs are able to fold into a wide variety of tertiary structures where dynamic conformational ensembles appear also to be essential for understanding their functions. In spite of constant experimental efforts and theoretical developments, the gap between sequences and 3D structures is increasing, and our lmowledge of RNA flexibility is still limited at an atomic level of detail. In this thesis, I present improvements to the HiRE-RNA model, and folding simulations that were performed with it. After presenting the computational methods used to sample the energy landscapes of RNA and the experimental methods providing information about RNA structures, I present the RNA topologies and the structural data I used to improve the model, and to study RNA folding. The improvements of HiRE-RNA in version 2 and version 3 are then described, as well as the simulations performed with each version of the model
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Mazier, Sonia. "Effet d’une boucle interne asymétrique sur la flexibilité de la tige-boucle SL1 de l’ARN génomique de VIH-1 : une étude par simulation de dynamique moléculaire." Orléans, 2008. http://www.theses.fr/2008ORLE2032.
Full textAbstract:
Le virus responsable du SIDA, VIH-1 est composé de deux molécules d’ARN génomique identiques liées de façon non covalente par une région précise de leur extrémité 5’. La tige-boucle SL1 apparaît comme le site d’initiation de cette dimérisation. La dimérisation de cette tige-boucle est une étape clé dans le cycle viral et notamment dans la maturation du virion. Lors de cette dimérisation, le dimère de SL1 initialement formé appelé " kissing complex" (KC) se réarrange en un dimère étendu (DE). SL1 est constitué dans sa forme monomérique d’une tige-boucle contenant en son sein une boucle interne asymétrique G-AGG. Cette boucle asymétrique semble jouer un rôle biologique prépondérant et sa flexibilité a conduit à la publication de plusieurs structures contradictoires issues de la RMN. La simulation de dynamique moléculaire a été utilisée sur cette tige-boucle SL1 de manière à obtenir davantage d’informations sur sa structure. De plus, l’influence de la boucle interne sur les différentes formes de SL1 a été étudiée. Notre étude porte donc sur les structures du monomère, du " kissing complex", du dimère étendu mais également sur la transition entre ces deux dernières structures. On a pu montrer que la boucle apicale influence fortement la stabilité du monomère et en particulier la boucle G-AGG. De plus, les deux adénines adjacentes de la boucle apicale, dans le KC, sont animées d’une importante dynamique, ce qui explique les structures différentes proveneant de la RMN et de la cristallographie aux rayons X. Enfin, la transition, bien que compliquée à mettre en œuvre, a permis de mettre en évidence une structure intermédiaire appelée UU.
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Richard, Patricia. "Dynamique intranucléaire et biogenèse des ARNs H/ACA." Toulouse 3, 2006. http://www.theses.fr/2006TOU30081.
Full textAbstract:
Les ARNs H/ACA sont de petits ARNs nucléaires qui remplissent des fonctions variées dans la cellule. Ils servent d'ARNs guides pour les conversions d'uridines en pseudouridines des ARNs ribosomiques et des snARNs du spliceosome. Nous avons mis en évidence la présence d'un signal particulier au niveau des ARNs H/ACA guidant les modifications des snARNs et permettant leur accumulation dans les Cajal bodies. Ce signal est également présent au niveau de l'ARN de la télomérase qui s'accumule également dans les Cajal bodies. Grâce à des expériences de microscopie à fluorescence, nous avons apporté des éléments importants permettant d'émettre l'hypothèse que l'ARN de la télomérase est délivré au niveau d'une sous-population de télomères en phase S du cycle cellulaire. Finalement, nos travaux sur l'expression et la maturation des ARNs H/ACA introniques montrent que l'épissage et l'assemblage de la particule H/ACA chez l'Homme sont deux évènements indépendantsH/ACA RNAs are small nuclear RNAs that have many different functions in the cell. They are guide RNAs for the conversion of the uridine into pseudouridine of ribosomal RNAs and spliceosomal snRNAs. We showed that box H/ACA RNAs directing modifications of spliceosomal snRNAs carry a special signal that direct these box H/ACA RNAs into Cajal bodies. This signal is also present in the telomerase RNA that accumulates in Cajal bodies. With fluorescent microscopy, we were able to propose that Cajal bodies may deliver telomerase RNA at a subset of telomeres in S phase cells. Finally, our work on the expression and processing of box H/ACA RNAs revealed that splicing and assembly of box H/ACA RNP particles are two independent molecular events in human cells
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Poli, Jérôme. "Dynamique de la réplication du génome et réponses cellulaires au stress réplicatif." Thesis, Montpellier 2, 2013. http://www.theses.fr/2013MON20233.
Full textAbstract:
L'environnement des organismes vivants est par définition fluctuant, toutes variations aléatoires du milieu de vie constituent un stress pour les cellules. Au fil de l'évolution, une forte pression de sélection a façonné le fonctionnement cellulaire jusqu'aux réponses complexes élaborées par les organismes vivants. Mes travaux s'inscrivent autour des mécanismes moléculaires de la réponse au stress et plus particulièrement les stress génotoxiques. La première partie de l'étude décrit finement la réplication de l'ADN en condition de stress réplicatif. Ainsi, nous avons montré que les pools de dNTPs sont limitants pour la progression des fourches de réplication en phase S normale et en stress, et que leurs niveaux conditionnent le programme temporel de réplication. De plus, nous avons mis en évidence un mécanisme d'adaptation au stress réplicatif et aux dommages constitutifs dans des mutants caractérisés par de l'instabilité génétique (CIN) via l'activation du checkpoint de dommage conduisant à l'expansion des pools de dNTPs. Pour finir, nous montrons que l'augmentation des niveaux de dNTPs facilite la réplication en présence de lésions de l'ADN, d'une manière indépendante des ADN polymérases translésionnelles. Le second projet apporte de nouveaux éléments sur le rôle de Crt10 in vivo, préalablement identifié comme un régulateur transcriptionnel des gènes de la Ribonucléotide Réductase (RNR). Nos données indiquent que les mutants crt10Δ ont des niveaux de dNTP similaires à ceux des cellules sauvages, et que cette mutation a un très faible impact sur l'expression des gènes RNR, malgré un phénotype de vitesse de progression des fourches accrue. Nous montrons que le mutant crt10Δ est caractérisé par un défaut d'entrée en phase S et d'initiation des origines de réplication. L'origine de ce défaut pourrait résider dans les fonctions de Crt10 impliquant la régulation de la biosynthèse des ribosomes au sein du complexe Rtt101-Mms1. Le troisième projet identifie MRX (Mre11-Rad50-Xrs2) comme un acteur de la voie de terminaison des ARN non codants. MRX s'associe à des loci recrutant également le complexe de terminaison Nrd1-Nab3-Sen1 à l'échelle du génome entier. L'inactivation de RAD50 se traduit par une perte d'efficacité de terminaison et l'accumulation de transcrits bicistroniques, ainsi qu'une dérégulation du niveau d'ARNs non codants instables (CUT) et de leurs gènes associés. Tout comme Sen1, MRX pourrait intervenir dans la résolution des collisions entre les machineries de transcription et de réplicationA fluctuating environment is a powerful mean of selection for living organisms, which evolved complex signaling networks to integrate these variations and direct swift and efficient cellular responses. The aim of my work is the identification and characterization of molecular mechanisms involved in the tolerance of replicative stress and DNA damage. First, we show that changes in dNTP pools affect several aspects of replication dynamics in budding yeast. dNTP levels are limiting for normal S-phase progression and determine the temporal program of replication during a replicative stress. Interestingly, we also observed that chromosomal instability (CIN) mutants display expanded dNTP pools due to the constitutive activation of the DNA damage checkpoint. Since increased dNTP levels promote forks progression in the presence of DNA lesions, we propose that CIN mutants adapt to chronic replicative stress by upregulating dNTP pools. Secondly, we bring new lights on the role of Crt10 in vivo, which has been initially identified as a negative regulator of Ribonucleotide Reductase (RNR) genes expression. Deletion of CRT10 neither leads to expanded dNTP pools, nor to a massive deregulation of RNR genes, although crt10Δ cells exhibit faster fork progression. The crt10Δ mutant accumulates at the G1/S transition and exhibits a strong defect of origin firing that could account for its replication phenotype. Moreover, we observed a global decrease in ribosome biogenesis in crt10Δ. The physical interaction of Crt10 with several members of the ribosome biogenesis pathway and its role in the Rtt101-Mms1 complex suggest that Crt10 may regulate ribosome levels in vivo. At last, we identified MRX (Mre11-Rad50-Xrs2) as a bona fide member of the transcription termination of non-coding RNA (ncRNA). ChIP-seq reveals that MRX localized at the same loci than the Nrd1-Nab3-Sen1 complex in vegetative growth. rad50Δ cells exhibit transcriptional read-through and upregulation of unstable cryptic transcripts (CUTs) leading to a misregulation of their associated gene. Finally, MRX seems to be involved in the resolution of branched structures emanating from collision between transcription and replication machineries, as it is the case for Sen1
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Perriquet, Olivier. "Approche algorithmique pour la prédiction de la structure secondaire des ARN." Lille 1, 2003. https://pepite-depot.univ-lille.fr/LIBRE/Th_Num/2003/50376-2003-211.pdf.
Full textAbstract:
Les travaux présentés dans cette thèse se placent dans le cadre des recherches informatiques liées à la génétique (bioinformatique) et concernent plus précisément la prédicition de la structure secondaire des ARN. Les Acides RiboNucléiques- ARN - sont des polymères qu'on peut considérer comme des longues chaînes de bases symbolisées par les lettres A, U, C, G. Ces chaînes se replient dans l'espace de manière spécifique à chaque séquence et adoptent une forme globulaire compacte. La modélisation de la structure peut être hierarchisée en niveaux de précision croissante: structure primaire (la séquence des bases), secondaire/tertiaire (le graphe des appariements entre bases), tridimensionnelle (la forme spatiale de la molécule). La prédiction de la structure tridimensionnelle étant hors de portée à l'heure actuelle pour des molécules de cette taille, les méthodes de prédiction se sont majoritairement concentrées sur la structure secondaire. Il existe principalement deux types d'approche selon qu'on considère une unique séquence ou un ensemble de séquences homologues. La première approche s'appuie sur le principe thermodynamique affirmant que la molécule doit être dans son état d'énergie libre minimal. La seconde tire parti, à l'aide d'un grand nombre de séquences, des mutations qu'elles ont subi au cours de l'évolution. Ces méthodes sont mal adaptées au contexte actuel où l'on découvre de nouvelles petites familles d'ARN structurés. Des méthodes hybrides procédant des deux approches ont donc vu le jour pour pouvoir s'appliquer à un petit nombre de séquences. CARNAC, la méthode que nous proposons, appartient à ce nouveau groupe d'algorithmes. Nous montrons où elle se place par rapport à toutes ces méthodes et nous donnons des résultats expérimentaux.
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Gouot, Emmanuelle. "Rôle de CK2 dans la dynamique de la chromatine et la précision transcriptionnelle." Doctoral thesis, Université Laval, 2017. http://hdl.handle.net/20.500.11794/28137.
Full textAbstract:
La transcription par l’ARN polymérase II (ARNP II) est un mécanisme promiscuitaire à l’origine d’évènements transcriptionnels hasardeux, qui génèrent continuellement des transcrits aberrants dans la cellule. L’organisation précise du matériel génétique sous forme de chromatine est cruciale pour améliorer la précision de l’ARNP II en orientant sa fonction pour limiter ses erreurs et empêcher cette transcription cryptique. La structure chromatinienne est très dynamique et plusieurs mécanismes moléculaires coopèrent afin de déstabiliser les nucléosomes en amont de l’ARNP II, pour autoriser la lecture de l’ADN, et de les reconstituer dans son sillage, pour maintenir l’organisation chromatinienne du génome. De façon intéressante, une fonction potentielle de la caséine kinase 2 (CK2) dans la dynamique de la chromatine est suggérée dans la littérature. CK2 est une protéine kinase essentielle, conservée chez les eucaryotes, et impliquée dans des processus cellulaires variés. Dans notre étude, nous explorons le rôle de CK2 dans les modulations de la chromatine associées à la transcription. Nous avons démontré que CK2 phosphoryle le chaperon d’histones Spt6, régulant ainsi sa stabilité et sa fonction d’organisateur chromatinien. L’inactivation de cette voie de régulation conduit à l’accumulation considérable de transcrits cryptiques provenant d’initiations opportunistes intragéniques sens et antisens. La phosphorylation de Spt6 par CK2 favorise le recyclage des histones H3/H4 en 3’ des régions codantes et participe ainsi à la conservation de la structure de la chromatine lors de la transcription et à la suppression de la transcription cryptique. Notre étude suggère en outre que les fonctions de CK2 dans la modulation de la chromatine et la précision transcriptionnelle pourraient s’étendre au-delà de la régulation de Spt6, via la modulation de facteurs tels que les complexes PAF ou FACT. Enfin, nous proposons que la suppression de la transcription cryptique par CK2 contribue à optimiser la transcription afin d’améliorer la réponse transcriptionnelle à des stress extérieurs. L’ensemble de notre étude montre que CK2 stimule la précision transcriptionnelle en régulant directement Spt6 et probablement d’autres facteurs impliqués dans le maintien co-transcriptionnel de la chromatine. Ce mécanisme est crucial pour préserver le programme d’expression du génome et favorise la plasticité et l’efficacité de la réponse transcriptionnelle aux signaux de stress, nécessaires à l’adaptation de la cellule à son environnement.Transcription by RNA polymerase II (RNAPII) is pervasive and aberrant transcripts are permanently generated within cells. Precise and controlled genomic organization in chromatin structure is essential to improve RNAPII accuracy and prevent cryptic transcripts accumulation. Chromatin structure is highly dynamic during transcription, unfolded to give access to DNA and refolded back in the wake of RNAPII to prevent spurious transcription. Multiple mechanisms act together to make this process highly efficient. Casein Kinase 2 (CK2) is a protein kinase ubiquitously present among eukaryotes and implicated in various important cellular processes. Interestingly, a potential function of this kinase in chromatin dynamics through the regulation of chromatin factors has previously been suggested. In this study, we address the role of CK2 in chromatin modulations associated with transcription. We found that CK2 depletion from yeast cells results in an increase of histone turnover in 3’ of transcribed regions and spurious transcription from cryptic promoters. Interestingly, we demonstrate that CK2 modulates directly Spt6 histone chaperone stability and function. This regulation promotes histone recycling during transcription elongation and maintain chromatin organization within coding regions, thereby inhibiting cryptic intragenic and antisense transcription. Our study also suggests that CK2 suppression of spurious transcription extend beyond Spt6 regulation. Indeed, we describe that additional role of CK2 with respect to spurious transcription could be related to its regulation of RNAP II activity through CTD Ser2 phosphorylation. Chromatin regulators such as PAF complex and FACT could also be involved in this regulation process. Finally, we propose that CK2 suppression of spurious transcription is essential for transcriptional optimal and efficient responses to environmental signals. Altogether, our data highlights CK2 signaling pathway as a regulator of transcription accuracy by affecting the essential histone chaperone Spt6, and probably other factors directly involved in the transcriptional process. This mechanism is important to the suppression of cryptic transcription in steady state conditions but also seems to contribute to the fitness of an optimal cellular response to stress signals.
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Tichit, Laurent. "Algorithmique des structures biologiques : l'édition d'arborescences pour la comparaison de structures secondaires d'ARN." Bordeaux 1, 2003. http://www.theses.fr/2003BOR12699.
Full textAbstract:
Les molécules d'ARN jouent un rôle fondamentale dans les processus chimiques mis en jeu au coeur de la cellule. Les travaux présentés dans cette thèse concernent la comparaison des structures secondaires d'ARN. Celles-ci ont été formalisées par M. S. Waterman à la fin des années 70 et capturent une grande partie des informations relative à la structure des molécules d'ARN. En se basant sur une approche similaire à celle de Shapiro et Viennot, nous les représentons par des arborescenes ordonnées étiquetés. L'un des objectifs de cette thèse est d'explorer les algorithmes de comparaison d'arborescences existants et d'envisager différentes extensions. La famille d'algorithme étudiée s'appuie sur la généralisation des méthodes de comparaison entre les mots appliquées au génome. Nous choisissons de nous focaliser sur l'un des meilleurs (en complexité) algorithmes de calcul de la distance d'édition connus à ce jour, celui de Zhang-Shasha, et effectuons une analyse exacte de sa complexité en moyenne. Ensuite, nous transposons aux arborescences quelques avancées en matière de comparaison de séquences. Nous proposons deux algorithmes originaux d'édition locale d'arborescences non-ordonnées et ordonnées, puis une extension à l'algorithme de Zhang-Shasha afin d'effectuer une édition densifiée d'arborescences. Puis, nous présentons les résultats d'un point de vue biologique et appliquons cet ensemble d'améliorations aux structures secondaires d'ARN. Ces améliorations concernent la compression structurelle, l'édition locale et l'édition densifiée de structures secondaires. Pour conclure, nous présentons un protoype d'outil logiciel permettant la comparaison de structures secondaires d'ARN et implémentant les diffférents concepts ayant vu le jour au cours de cette thèse.
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Causse, Sébastien. "Etude de la dynamique d'activation de la transcription des gènes par l'ARN Polymerase2." Phd thesis, Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2011. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00824828.
Full textAbstract:
Un des aspects essentiels du vivant est la capacité de controler spatialement et temporellement l'expression génétique, et ce d'une façon très précise. La portion transcrite du génôme de chaque être vivant varie continuellement en fonction du temps, mais est également dictée par l'environnement de la cellule, qu'elle soit d'organisme unicellulaire, pluricellulaire, prokaryote ou eukaryote. Un défaut dans le contrôle de la transcription peut avoir des conséquences particulièrement dangereuses, allant de la mort cellulaire à la prolifération non contrôlée, en passant par les cas de réponses inadaptées à un signal environnant, par exemple certains diabètes. La transcription est la première étape de l'expression génétique. A ce titre ce processus a été fortement étudié, sous de très nombreux aspects. Notamment, la dynamique et le contrôle de la transcription a été l'objet de nombreuses recherches in vitro et in vivo. Cependant, de très nombreuses questions demeurent, en particulier en ce qui concerne le contrôle dynamique de l'activation de la transcription. Cette thèse récapitule mes 4 dernières années de travail dans ce domaine. Nous avons choisi de mener une étude de la transcription axée quasi-exclusivement sur des techniques de pointe en microscopie à fluorescence. En effet, la microscopie offre la possibilité d'étudier in vivo un phénomène avec une résolution temporelle inaccessible par d'autres moyens. Par ailleurs, la microscopie permet également de franchir la barrière du " biais de moyenne " qui existe lorsque l'on étudie un échantillon. Cela devient possible tout simplement parce que la microscopie permet d'étudier chaque cellule d'un même échantillon de façon indépendante, permettant ainsi d'étudier les disparités au sein même d'un éhantillon, et notamment d'observer des phénomènes exceptionnels qui seraient passés inaperçus avec des methodes biochimiques. Cette thèse decrit les methodologies qui ont été développées durant ces 4 dernières années, les résultats que ces nouvelles techniques nous ont permis d'obtenir, et discutera des questions et des possibilités soulevées par ces résultats
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Ouellet, Jonathan. "Étude structurale et dynamique de l'ARN via deux ARN circulaires infectieux possédant un motif auto-catalytique." Thèse, Université de Sherbrooke, 2004. http://savoirs.usherbrooke.ca/handle/11143/4196.
Full textAbstract:
L'ARN, molécule qui semble être à l'origine de la vie, peut posséder une activité catalytique grâce à sa structure tridimensionnelle dynamique. La dynamique de l'ARN provient entre autres de son groupement 2'-OH, ce qui lui permet d'effectuer des interactions tertiaires ARN-ARN ainsi que d'être sensible à l'environnement électrostatique. Malheureusement, la science d'aujourd'hui est encore limitée quant à la prédiction de la structure tertiaire d'un ARN à un temps réactionnel donné. Un ARN modèle, qui contiendrait l'information génique ainsi qu'une activité catalytique, serait idéal afin d'étudier ses repliements de structures tertiaires. Le but de mes recherches a été de mieux définir les structures secondaires et tertiaires de tels ARN modèles, soit le génome ARN du viroïde de la mosaïque latente de pêcher (PLMVd; acronyme anglais de peach latent mosaic viroid) et du ribozyme du virus de l'hépatite delta (ribozyme delta) humaine. Les viroïdes sont de courts ARN circulaires simples brins qui infectent les plantes supérieures, engendrant des pertes économiques considérables en agriculture. Ces ARN ne sont pas encapsidés et ne semblent coder pour aucune protéine. Afin de se répliquer, ces génomes ARN procèdent par une amplification en cercle roulant. Un motif autocatalytique chez les viroïdes de la famille des Avsunviroidae permet de transformer le génome multimère en plusieurs génomes monomères. La structure de ces ARN minimaux est donc primordiale afin d'assurer leur réplication et leur survie. Des études structurales ont été entreprises afin de déterminer la structure secondaire du PLMVd en solution. Premièrement, celles-ci ont révélé une structure très branchée ainsi que la présence de plusieurs éléments conservés chez certains membres de la famille des Avsunviroidae. Deuxièmement, ces études structurales nous ont permis d'identifier un nouveau pseudonoeud. Ces résultats sont un premier pas vers une meilleure compréhension des relations structures-fonctions chez ces ARN. [Résumé abrégé par UMI]
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Auffinger, Pascal. "Simulations de dynamique moléculaires d'ARN – Structures et environnements." Habilitation à diriger des recherches, Université Louis Pasteur - Strasbourg I, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00265627.
Full textAbstract:
Les ARN, seules molécules à la fois informatives et catalytiques, interviennent à tous les niveaux de la vie cellulaire. Pour certaines molécules d'ARN, comme les ARN messagers, la fonction réside dans la séquence. Pour d'autres, comme les ARN de transfert, la fonction réside dans l'adoption et le maintien d'une structure tridimensionnelle compacte. Ces derniers, dits ARN structurés, nécessitent des ions Mg2+ pour maintenir leur structure tertiaire et assurer leur fonction de catalyse. Dans l'équipe d'Eric WESTHOF, de nombreux modèles tridimensionnels de ces ARN structurés, élaborés à partir de contraintes fournies par des méthodes de cartographie chimique en solution et de comparaison de séquences, ont été construits. Ces modèles regroupent l'ensemble des données expérimentales existantes pour un système donné et permettent ainsi de proposer des mécanismes de réaction ou de reconnaissance pertinents. Toutefois, ces modèles ne prétendent pas atteindre la résolution atomique de structures cristallographiques. C'est pourquoi des méthodes de simulations de dynamique moléculaire (DM) sont développées afin d'affiner les structures modélisées et, ultérieurement, de mieux comprendre les relations structure-fonction de ces ARN.Les progrès récents dans les techniques de simulation de DM réalisés au laboratoire, nous permettent maintenant de simuler la dynamique de molécules de la taille d'un ARN de transfert ou de petits ribozymes avec un degré de précision jusqu'alors rarement atteint. Pour mieux comprendre les fonctions des ARN, qui sont par nature des processus dynamiques, nous utilisons les méthodes de DM pour compléter les informations structurales fragmentaires qui sont disponibles sur l'hydratation de ces ARN et le rôle d'agents structurants (ions monovalents, divalents et anions). En effet, cette connaissance préalable est indispensable pour la compréhension du repliement et de la stabilité de ces ARN. De plus, elle contribuera à la construction de modèles structuraux plus précis. Parmi les systèmes que nous nous proposons d'étudier se trouvent les ARN de transfert ainsi que des fragments d'ARN ribosomaux. Des complexes entre ARN et antibiotiques ainsi que des complexes ARN/protéines sont en cours d'étude.
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Joli, Flore. "Etude par RMN et modélisation moléculaire de la structure d'une tige-boucle d'ARNm, cible préférentielle d'oligonucléotide antisens." Paris 13, 2006. http://www.theses.fr/2006PA132015.
Full textAbstract:
Une cible d'oligonucléotides antisens, visant la région +1 de l'ARNm du gène PGY/MDR1 codant pour la P-gp, est constituée par une tige contenant une paire G. U et une hexaboucle riche en purine. Nous avons étudié par RMN et modélisation moléculaire ce 18 mère en portant notre attention sur les conformations des sucres et des angles du groupement phosphate. La tige est proche d'une double hélice forme A, et ce, malgré la présence du mésappariement G. U. La paire G. U, de type wobble, privilégie les interactions avec un cation. La partie supérieure de la tige est soumise à des distorsions optimisées par des interactions avec le début de la boucle. La boucle adopte un nouveau type de repliement et présente une surface accessible permettant la formation de liaisons hydrogènes lors de la reconnaissance avec un oligonucléotide. Ce travail souligne les aspects expliquant la structure bien ordonnée et montre comment ils pourraient faciliter l'interaction avec des oligonucléotides antisens.
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Ouangraoua, Aïda. "Développement d'outils conceptuels et algorithmiques pour l'analyse de structures biologiques arborescentes." Bordeaux 1, 2007. http://www.theses.fr/2007BOR13547.
Full textAbstract:
Les arborescences sont des structures de données fréquentes en biologie : botanique, biologie moléculaire, etc. En particulier, dans certaines applications botaniques, les arborescences sont utilisées pour représenter la structure topologique de l'architecture d'une plante. La notion d'architecture joue un rôle important dans la compréhension des modalités d'élaboration et de croissance des plantes. Ainsi la comparaison de l'architecture des plantes a des applications potentielles importantes dans divers domaines de la biologie végétale comme l'agronomie, l'arboriculture, l'horticulture ou encore la sylviculture. Des travaux initiaux ont eu pour objectif d'explorer les algorithmes de comparaison d'arborescences, d'en étudier les applications dans le domaine de la biologie végétale et d'envisager différentes extensions. La famille d'algorithmes étudiée s'appuie sur la généralisation des méthodes de calcul de distance entre séquences. Leur principe général consiste à reconstruire une arborescence cible en appliquant à une arborescence initiale différentes opérations structurelles, appelées opérations d'édition. Dans cette thèse, nous proposons d'une part une unification des méthodes d'édition d'arborescences en introduisant la classe des arborescences semi-ordonnées qui englobe les arborescences non-ordonnées et ordonnées. D'autre part, nous proposons de nouvelles extensions des algorithmes d'édition en modifiant les contraintes dédiées à la comparaison d'architectures de plantes ou de structures secondaires d'ARN comme la prise en compte des aspects multi-échelles, de semi-ordre ou d'ordre dans les structuresTrees are an important data structure in several fields: botanic, molecular biology, etc. Particularly, in most botanical applications, trees are used to represent the topological structure of plants architecture. The concept of architecture plays an important role in the understanding of the development and the growth of plants. Thus, the comparison of plant architectures has many applications in various fields of botany as agronomy, horticulture, arboriculture or sylviculture. Some initial works aimed at exploring tree comparison algorithms, their applications in botany and their extensions. The algorithms studied here are based on the generalization of the methods for computing similarity between sequences. Their general principle consists in building a target tree by applying various structural operations, called edit operations, to an initial tree. In this thesis, we propose a unification of the various tree edit methods by introducing the class of semi-ordered trees which envolves unordered and ordered trees. Furthermore, we introduce new extensions of edit algorithms by modifying the constraints dedicated to the comparison of plant architectures or RNA secondary structures. For instance, multi-scales aspects, semi-order or order relations between the entities of the structures are now taken into account
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Delbès, Céline. "Diversité et dynamique structurales et fonctionnelles de la communauté microbienne d'un digesteur anaérobie : approche moléculaire à partir des ADNr 16S et ARNr 16S." Lyon 1, 2000. http://www.theses.fr/2000LYO10247.
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Barrandon, Charlotte. "L' échange dynamique de l'ARN 7SK entre le facteur de transcription P-TEFb et les hnRNP." Paris 6, 2007. http://www.theses.fr/2007PA066181.
Full textAbstract:
L’ARN 7SK est devenu un paradigme d'ARN non codants régulateurs de la transcription. Les années précédentes, notre laboratoire a montré qu’il s’associe à la protéine HEXIM1 et au facteur de transcription P-TEFb (Positive Transcription Elongation Factor b) au sein d’un même complexe. Il en résulte une inactivation du P-TEFb. Ces interactions sont dynamiques, elles sont en perpétuelle formation/dissociation. Des traitements qui inhibent la transcription entraînent la séparation de l’ARN 7SK et du P-TEFb ce qui provoque une accumulation de la forme active de ce dernier. L’ARN 7SK libéré n’est pas dégradé mais s’intègre à d’autres snRNP7SK que nous avons caractérisées. Grâce à une purification des snRNP7SK, nous avons identifié des composants de ces 7SK snRNP : hnRNPQ/R et hnRNPA. Lors d’une inhibition transcriptionnelle, la liaison de l’ARN 7SK à ces hnRNPs augmente. Par ailleurs, l’absence de ces protéines perturbe la dissociation du P-TEFb. Ces protéines sont donc indispensables à l’équilibre dynamique du P-TEFb. Ces hnRNP sont déjà connues pour être engagées dans la maturation des ARN pré-messagers. Cette observation constitue une nouvelle illustration du couplage existant entre transcription et maturation des pré-messagers.
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Fossat, Nicolas. "Dynamique du gène Otx2 de souris : Analyse d'expression et étude fonctionnelle par une nouvelle approche d'invalidation conditionnelle." Lyon, École normale supérieure (sciences), 2005. http://www.theses.fr/2005ENSL0349.
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Lebreton, Alice. "Dynamique des facteurs pré-ribosomiques au cours de la biogène de la grande sous-unité ribosomique chez S. Cerevisiae." Paris 7, 2006. http://www.theses.fr/2006PA077120.
Full textAbstract:
Les travaux de ce mémoire portent sur la dynamique d'assemblage, de dissociation et de recyclage des protéines impliquées dans la biogenèse de la grande sous-unité ribosomique chez la levure Saccharomyces cerevisiae. Ils permettent une meilleure compréhension de deux points de contrôle de cette voie métabolique, l'un dans le noyau, l'autre dans le cytoplasme. Nous avons montré que la protéine nucléaire Nsa2, extrêmement conservée chez les Eucaryotes, est requise pour la maturation correcte de l'intermédiaire d'ARN ribosomique 27SB. Nsa2 est un facteur instable et régulé en fonction de l'activité de la biogenèse des ribosomes ; à ce titre, il pourrait centraliser différents signaux de contrôle de la voie métabolique. Par ailleurs, la technique de SILAC nous a permis de définir des groupes de facteurs pré-ribosomiques précoces ou tardifs par rapport au point d'action de Nsa2. Dans le cytoplasme, nous avons mis en évidence un réseau de protéines marquant la transition entre la fin de la biogenèse de la grande sous-unité et l'initiation de la traduction. La protéine cytoplasmique Rei1 et la karyophérine Kap121 sont requises pour le recyclage du dimère de facteurs navettes Arx1-Alb1, du cytoplasme vers le noyau. Ce recyclage conditionne la dissociation entre le facteur d'anti-association Tif6 et la grande sous-unité ribosomique, qui peut dès lors se lier à la petite sous-unité ribosomique et participer à la traductionThis work focuses on the dynamics of assembly, dissociation and recycling of proteins involved in the biogenesis of the large ribosomal subunit in Saccharomyces cerevisiae. It sheds some light on two control points in this metabolic pathway, localised in the nucleus and the cytoplasm respectively. We have shown that the nuclear protein Nsa2, which is very conserved throughout the eukaryotic kingdom, is required for the correct maturation of the 27SB ribosomal RNA precursor. Nsa2 is an unstable factor, regulated in correlation with the activity of ribosome biogenesis; it thus constitutes a good candidate for the integration of various signals resulting in the regulation of this metabolic pathway. Besides, using the SILAC technique, we could define groups of early or late acting factors relative to the Nsa2 action time. In the cytoplasm, we identified a protein network, which marks the end of ribosome biogenesis and triggers the entry of new ribosomal subunits into translation. The cytoplasmic protein Rei1 and the karyopherin Kap121 are both required for the recycling from the cytoplasm to the nucleus of a dimer of shuttling factors, Arx1-Alb1. This recycling enables the dissociation of the anti-association factor Tif6 from the large ribosomal subunit, which can consequently bind the small ribosomal subunit and enter translation
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Doutreligne, Sébastien. "interactive molecular dynamics software development : Application to biomolecule folding." Thesis, Sorbonne Paris Cité, 2017. http://www.theses.fr/2017USPCC180/document.
Full textAbstract:
Le repliement de biomolécules à partir de méthodes computationelles reste un grand défi. Plus particulièrement, les simulations de dynamique moléculaire tout-atomes sont intrinsèquement longues et ne permettent pas encore d’atteindre l’échelle de temps de la microseconde de façon courante. En général, un approche gros-grain est préférée pour simuler des systèmes plus grands et des échelles de temps plus longues. Les approches automatiques comme la dynamique moléculaire ne tiennent pas compte de l’expertise de l’investigateur. Ce travail de thèse explore le repliement des biomolécules au moyen de simulations de dynamique moléculaire interactives avec les modèles gros-grains OPEP et HiRE-RNA, respectivement dédiés aux acides aminés et nucléiques. Les simulations interactives sont comme les simulations classiques, mais permettent en plus à l’utilisateur d’appliquer des forces sur une sélection d’atomes et d’observer la réaction du système en direct pendant que la simulation tourne depuis un logiciel de visualisation moléculaire. Des développements logiciels dédiés ont été faits dans un de ces programmes, UnityMol, couplé aux simulations gros-grain OPEP et HiRE-RNA. Ce travail est complété par une incursion dans la biologie intégrative. L’utilisation de modèles théoriques et expérimentaux est proposée sous deux formes: l’introduction de biais dans les simulations pour les faire converger plus rapidement vers des résultats plausibles et le guidage des utilisateurs au cours de sessions interactives. Cette réflexion montre la complémentarité des méthodes théoriques et des méthodes expérimentales pour l’étude des biomolécules. Quelques essais de repliement ont été menés par des simulations interactives avec nos outils. Une approche dite collaborative (ou plus généralement “crowdsourcing”) au repliement de molécules d’ARN gros-grains avec le modèle HiRE-RNA fut menée. Le repliement de peptides a suivi dans une configuration de laboratoire avec OPEP. En complément, des aspects de réalité virtuelle et des améliorations de performance du logiciel de simulation de réseaux de ressorts BioSpring ont été explorésThe folding of biomolecules by computational methods remains a big challenge. Most notably, all-atom molecular dynamics (MD) simulations are intrinsically time consuming and do not yet commonly reach the microsecond time scale. Generally, a coarse-grained approach is preferred to simulate bigger systems and larger time scales. Automated approaches like MD do not account for the investigator expertise. The present thesis explores the folding of biomolecules with interactive molecular dynamics (IMD) simulations using the OPEP and HiRE-RNA models, respectively for amino acids and nucleic acids. IMD is like MD, but in addition, the user can apply forces on a selection of atoms and see the reaction of the system live from a molecular visualization software while the simulation is running. Dedicated software developments were done in such a program named UnityMol, coupled with coarse-grained OPEP and HiRE-RNA simulations. The picture is completed with an incursion into integrative biology. The use of theoretical and experimental models is proposed in two declinations: biasing MD simulations to faster converge to plausible results and guide users during interactive sessions. This work shows the complementarity of experimental and theoretical methods when it comes to biomolecules. A few trials at folding with IMD and our set of tools are exposed: mainly a crowdsourcing approach to RNA folding with coarse-grained HiRE-RNA models and the interactive folding of peptides in a laboratory setup of OPEP simulations. In complement, virtual reality aspects and performance enhancement of a spring network model simulation package named BioSpring have been explored
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ACI, Samia. "ETUDE PAR SIMULATION DE DYNAMIQUE MOLECULAIRE DE LA VARIABILITE CONFORMATIONNELLE DU DIMERE DE LA SEQUENCE SL1 DU GENOME DE VIH-1." Phd thesis, Université d'Orléans, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00008151.
Full textAbstract:
Le génome du VIH-1, l'agent responsable du SIDA, est composé de deux molécules identiques d'ARN liées de façon non-covalente par une région de leur extrémité 5'. Il a été montré que la tige-boucle SL1, localisée dans cette région, était capable d'initier cette dimérisation. La dimérisation constitue une étape clé du cycle de réplication du virus et fait intervenir deux types de complexe de SL1 : un « kissing-complex » et un complexe en forme de double hélice contenant deux boucles internes. Plusieurs structures contradictoires ont été publiées pour ces deux complexes, et différents mécanismes de transition entre ces complexes ont été envisagés jusque là. Ce travail a permis d'étudier la stabilité des différentes structures publiées, et en particulier de faire ressortir de l'ensemble des structures de « kissing-complex » publiées une conformation plus probable. Parallèlement, l'étude du mécanisme de transition a mis en évidence une structure intermédiaire dans ce processus. Ce travail constitue un ensemble d'informations qui pourra par la suite être utilisé pour la conceptions d'inhibiteurs de la dimérisation.
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Rinaudo, Philippe. "Algorithmique de l'alignement structure-séquence d'ARN : une approche générale et paramétrée." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00847745.
Full textAbstract:
L'alignement de macromolécules biologiques comme les protéines, l'ADN ou encore l'ARN est une problématique biologique et bio-informatique qui a pour but de révéler une partie des mystères du fonctionnement des cellules, constituants des êtres vivants. Les ARN non-codant sont des macromolécules intervenant dans le métabolisme de tout être vivant et les deux problématiques majeurs les concernant sont: la prédiction de leur structure pour mieux comprendre leur fonctionnement et leur détection dans des bases de données ou des génomes. L'une des approches: l'alignement structure-séquence d'ARN, répond à ces deux problématiques. Le problème d'alignement structure-séquence consiste à aligner une structure connue d'un premier ARN avec la séquence d'un deuxième ARN.La structure est représentée sous la forme d'un graphe ou de façon équivalente sous la forme d'une séquence arc-annotées et la séquence représente la suite des nucléotides de l'ARN.Pour résoudre ce problème, nous cherchons à optimiser l'alignement selon une fonction de coût. C'est donc un problème d'optimisation, qui malheureusement se révèle NP-Difficile.En conséquence différents travaux définissent des classes d'instances réduites pour lesquelles ils proposent des algorithmes spécifiques mais à complexités polynomiales.Les travaux de ma thèse unifient et la généralisent les approches précédentes par la construction d'un algorithme à complexité paramétrée non spécifique à une classe d'instances. En utilisant cet algorithme, il est possible de résoudre le problème d'alignement structure-séquence pour toutes les instances possibles, et aussi efficacement que les précédentes approches sur leur domaine de résolution respectif. Cet algorithme utilise une technique empruntée à la théorie des graphes: la décomposition arborescente, c'est-à-dire qu'il transforme la structure donnée en une décomposition arborescente et c'est ensuite cette décomposition qui est alignée avec la séquence donnée. L'alignement entre une décomposition arborescente et une séquence se fait par programmation dynamique.Sa mise en place a nécessité une reformulation du problème ainsi qu'une modification importante de l'utilisation classique de la programmation dynamique pour les décompositions arborescentes. Au final, cela conduit à un algorithme paramétré dont le paramètre est entièrement lié à la décomposition arborescente. La construction des décompositions arborescentes pour lesquelles l'alignement s'effectuera plus le efficacement possible est malheureusement un problème lui aussi NP-Difficile. Néanmoins, nous avons créé une heuristique de construction de décompositions adaptée aux structures d'ARN.Nous avons alors défini des nouvelles classes de structures pour lesquelles notre algorithme (décomposition et alignement) possède une faible complexité. Ces classes incluent notamment toutes les autres classes précédemment définies et la complexité de notre algorithme est au moins aussi faible que celles des algorithmes spécifiques sur leurs classes de structures respectives. Ces classes de structures représentent la majorité des structures connues et contiennent de nombreux éléments importants jusqu'alors non pris en compte (tel que les motifs tertiaires d'ARN). Le problème de l'alignement structure-séquence tente de répondre aux problématiques de prédictions de structures et de recherche d'ARN. Néanmoins, la qualité des résultats obtenus par sa résolution dépendent de la fonction de coût utilisée. Durant ma thèse j'ai commencé la mise place de la construction par apprentissage d'une nouvelle fonction de coût, adaptée aux nouvelles classes de structures que nous avons défini. Enfin de par la nature de l'algorithme, le travail réalisé permet des améliorations non négligeables, en terme de qualité des résultats et de rapidité de calcul comme la recherche de solution sous-optimales ou l'utilisation de l'algorithme au sein d'heuristiques dérivées d'heuristiques classiques.
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Chen, Chunlong. "Non-coding RNA genes in eukaryotes genomes : computational identification and evolution." Paris 11, 2007. http://www.theses.fr/2007PA112279.
Full textAbstract:
Parmi les surprises nées de la confrontation des données génomiques et expérimentales figure l’identification de nombreux gènes d’ARN non-codant (ARNnc). Les ARNnc participent à de nombreux processus fondamentaux comme la régulation de l’expression des gènes (transcription, stabilité des ARN messagers) et la régulation de la synthèse protéique. Cependant, les gènes d’ARNnc restent rarement annotés dans les génome en raison de la faible conservation de leur séquences : la fonction des ARNnc repose essentiellement sur leurs structures. Dans un premier temps, j'ai travaillé à l’identification bioinformatique des petits ARNs nucléolaires (ARNsno) qui jouent un rôle fondamental dans la mise en place de ribosomes fonctionnels chez les eucaryotes. J’ai construit une plate-forme informatique, snoRMP, que j’ai utilisée pour identifier les ARNsno des génomes de Chlamydomonas reinhardtii, Drosophila melanogaster, Oryza sativa et Schizosaccharomyces pombe. J’ai également étudié les interactions moléculaires entre ARNsno et ARNr et observé leur co-évolution par comparaison entre gènes orthologues d’espèces phylogenétiquement éloignées. J’ai démontré que au moins 20% des unités de transcription des gène d’ARNr ont évolué sous la contrainte de leur interaction avec les ARNsno. Enfin, j’ai recherché les ARNncs dans le génome nouvellement séquencé de Paramecium tetraurelia et caractérisé leur évolution dans un contexte de duplication génomique globale (WGD). J’ai également utilisé la conservation de séquence entre segments paralogues de l’ADN pour caractériser ceux d’entre eux capables de coder un ARNnc de structure stable et évolutivement conservéeIt became clear that non-coding RNAs(ncRNA) participate in the control of gene expression at different levels of regulation. However, ncRNA genes are usually not annotated within genomes. Better understanding of genome functioning requires refined computational tools for ncRNA prediction, some are emerging in the nowadays genomic era. I developed a computational system, called snoRMP, to identify the box C/D snoRNAs that play a fundamental role in ribosome biogenesis. I applied it to the rice genome and identified 346 snoRNAs that grouped into 120 paralogous sets, sequence differences of which allowed to find clues about the mechanisms of duplication and evolution of snoRNAs. I also used the snoRMP to screen the genomes of Schizosaccharomyces pombe, Drosophila melanogaster and Chlamydomonas reinhardtii. In addition, I performed an extensive analysis of 415 rRNA and box C/D snoRNA complementary sequences involved in methylation of 124 rRNA sites from fungi, plants and animals. I could define snoRNA-rRNA duplex cores of 9 base pairs, over which single mutations had been severely counter-selected, and double compensatory mutations, retained. The Paramecium tetraurelia genome arose through at least three whole-genome duplications(WGD). In contrast with most genomes having evolved by WGDs that had lost a large fraction of the gene duplicates, the P. Tetraurelia genome had not. I used motif-based methods to recover extensive contents of P. Tetraurelia RNA genes, and analyzed their evolution in this specific WGD context. At last, I used a combination of comparative sequence analysis and structure predictions to analyze the whole amount of ncDNA and identify 137 ncRNA candidates
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Nouri, Sirine. "Development of new NMR methods to study miRNA dynamics." Electronic Thesis or Diss., Lyon 1, 2023. http://www.theses.fr/2023LYO10006.
Full textAbstract:
Les ARN non-codants ont été découverts au cours des dernières décennies et sont impliqués dans de nombreux processus biologiques. La compréhension des mécanismes qui permettent à ces ARN de remplir leur fonction est essentielle, tant au niveau fondamental que dans la perspective d’applications thérapeutiques. La Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) des liquides est un outil d’analyse unique qui permet de caractériser la structure et la dynamique des ARN. L’objectif de cette thèse est le développement de nouvelles méthodes RMN pour décrire la dynamique complexe des ARN. Une attention particulière est portée sur le précurseur du micro ARN let-7, un système biologique intéressant car la dérégulation de let-7 pertube le développement et la différenciation cellulaire et conduit au développement de maladies cellulaires telles que le cancer. Cet ARN a une structure en tige et boucle. En raison de sa taille et de la flexibilité inhérente à sa grande boucle, l’étude de cet ARN par RMN est complexe et innovante. Dans un premier temps, ce manuscrit décrit la mise en place d’un protocole expérimental de production d’échantillons d’ARN hautement concentrés et très purs pour la RMN. Ensuite, une nouvelle stratégie d’attribution des spectres RMN est exposée. Elle s’applique aux ARN composés de grands éléments non structurés. Ces méthodes sont utilisées pour étudier la structure et la dynamique du précurseur du micro ARN let- 7. Des données expérimentales ont été mesurées sur cet ARN à partir de deux techniques analytiques : la diffusion de rayons X aux petits angles et la spectroscopie RMN (couplages dipolaires résiduels externes ou induits par le champ). Ces données expérimentales sont utilisées pour sélectionner un ensemble de conformations parmi une base de données générée par des simulations de dynamique moléculaire. L’ensemble sélectionné est choisi pour représenter au mieux les données expérimentales. À partir de l’analyse structurelle de cet ensemble de conformations et d’expériences RMN qui caractérisent des phénomènes d’échange lents au sein de l’ARN, nous avons pu proposer une hypothèse : la combinaison de transitions dynamiques rapides et lentes au sein de la grande boucle de l’ARN permet d’expliquer la capacité de cet ARN à interagir avec différentes protéinesNon-coding RNAs have appeared in the last decades as central elements of numerous biological processes and understanding how they can perform their function is essential both at the fundamental level and in the perspective of potential applications. Solution- state Nuclear Magnetic Resonance (NMR) methods are a unique way to characterize the structure and dynamics of RNAs and thus shed light on their intrinsic plasticity. This thesis focuses on the development of novel methodologies to describe complex dynamics occurring in RNA with a particular focus on the let-7 micro RNA precursor an interesting system as the deregulation of let-7 can perturb cell development and differentiation and lead to the development of cell-based diseases such as cancer. Due to its size and the flexibility inherent to large RNA loop, the study of the let-7 miRNA precursor remains at the forefront of biological NMR. This work addresses the implementation of an enzymatic production protocol of high concentrated and very pure RNA sample for NMR spectroscopy and the development of new strategies for resonance assignment of RNAs with large non-helical dynamic elements. These methods are used to investigate the structure and dynamics of the let-7 micro RNA precursor. A combination of Small-Angle X-Ray scattering and NMR spectroscopy experimental data (Residual Dipolar Couplings either externally or field-induced) were measured. These experimental data are used in an ensemble optimization method to selectively refine models generated by extensive all-atom molecular dynamics simulations. The selected ensemble is in good agreement with the NMR experimental data. From the structural analysis of the selected ensemble and Chemical Exchange Saturation Transfer experiments, we propose a hypothesis that correlates fast and slow exchange processes happening in the non-helical region of the RNA with its ability to interact with regulatory proteins
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Capozi, Serena. "Dynamique d'interaction entre la protéine SRSF1 et l'ARN et cinétique de formation du spliceosome." Thesis, Montpellier, 2016. http://www.theses.fr/2016MONTT067.
Full textAbstract:
La protéine SRSF1, aussi appelée ASF/SF2, fait partie de la famille des protéines SR, une famille de protéines liant l’ARN très conservées. Ces protéines jouent un rôle régulateur de l’épissage, également lors de l’épissage alternatif. Une centaine d’ARN cible ont été décrits pour SRSF1 mais la manière dont SRSF1 sélectionne ses cibles parmi tous les pré-ARNm est mal comprise. Des études in vitro et in vivo ont montré que les protéines SR reconnaissent un petit motif dégénéré qui est souvent présent en plusieurs copies dans les ESE («enhancer splicing element »). Bien que les protéines SR lient ces motifs avec une faible spécificité, la définition des exons se fait avec une grande fidélité. Afin de mieux comprendre le mécanisme d’action de SRSF1, j’ai réalisé une étude cinétique des interactions SRSF1-ARN dans les cellules vivantes par des techniques de microscopies avancées. Grâce au système CRISPR, j’ai pu étiqueter la protéine SRSF1 avec la protéine Halo puis j’ai combiné une technique de photo-blanchiment (FRAP) et une technique de suivi de particule unique (« single particle tracking, SPT) pour mesurer la diffusion de SRSF1 et son affinité pour l’ARN. J’ai mesuré la durée de vie des événements de liaison individuellement aussi bien sur le pool global de pré-ARNm que sur des cibles spécifiques. Nos résultats indiquent que la liaison de SRSF1 ne dépasse pas quelques secondes, même sur les cibles de haute affinité. Cette cinétique rapide permet à SRSF1 d’être en contact avec l’ensemble des transcrits naissants qui est produit en permanence dans la cellule. De plus, mon travail apporte une analyse cinétique de la dynamique des snRNP à la résolution de la molécule unique dans le nucléoplasme des cellules vivantes. Nous avons déterminé les coefficients de diffusion des snRNP et la durée de leur association à l’ARN dans ces cellulesSRSF1, formerly known as ASF/SF2, belongs to the SR protein family, which is a conserved family of RNA-binding protein that plays essential roles as regulators of both constitutive and alternative splicing. Hundreds of RNA targets have been described for SRSF1 but how SRSF1 selects its targets from the entire pool of cellular pre-mRNAs remains an open question. In vitro and in vivo studies have shown that SR proteins recognize short degenerated motifs often present in multiple copies at ESEs. Similar cryptic motifs are however frequently present in pre-mRNAs, and this low specificity of binding contrasts with the great fidelity of exon definition. To better understand the mechanism of action of SRSF1, I performed a kinetic study of SRSF1-RNA interactions in live cells using advanced microscopic techniques. Taking advantage by the CRISPR system, I tagged endogenous SRSF1 with Halo protein, and I combined photobleaching (FRAP) and single particle tracking (SPT) techniques to estimate diffusion and binding rates of SRSF1. I measured the duration of individual binding events, both on the cellular pool of pre-mRNAs and on specific targets. Our results indicate that binding of SRSF1 does not exceed few seconds, even on high-affinity targets. This rapid kinetics allows SRSF1 to rapidly sample the entire pool of nascent RNAs continuously produced in cells. Moreover, we provided a kinetic analysis of snRNP dynamics at a single-molecule resolution in the nucleoplasm of living cells. Our results enabled us to determine diffusion coefficients of snRNPs and their RNA binding duration in vivo
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Biron, François. "Analyse par RT-PCR quantitative de la dynamique virale pendant la primo-infection HIV-1 et la phase précoce asymptomatique, traitées ou non par des associations d'antiviraux." Lyon 1, 1995. http://www.theses.fr/1995LYO1T301.
Full text
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Gyenis, Akos. "Etudes génomiques de la dynamique de l'ARN polymérase II pendant l'étape de terminaison de la transcription et après un stress causé par les UV-B." Thesis, Strasbourg, 2012. http://www.theses.fr/2012STRAJ056/document.
Full textAbstract:
Afin de caractériser les profils de distribution de l’ARN Pol II en aval des EAGs, j’ai réalisé des expériences de ChIP-seq en utilisant un anticorps reconnaissant toutes les formes d’ARN Pol II humaine. J’ai analysé les profils de Pol II en aval de 13787 gènes qui n’ont pas de gène flanquant à +/- 4kb en amont ou en aval. Nos résultats ont été analysés en comparaison avec des données disponibles de séquençage à haut débit d’ARN naissants (Global Run On assay coupled sequencing : GRO-seq). Nos résultats montrent qu’un enrichissement de la Pol II en aval de l’extrémité des unités de transcription est une caractéristique partagée par tous les gènes exprimés et reflète la présence d’ARN Pol II active. Des analyses bioinformatiques (K-means clustering) m’ont permis de distinguer quatre groupes de gènes : le premier groupe (H) est caractérisé par un profil de pause étroit alors que les trois autres groupes (PA1-PA3) montrent un profil large ou très large, pouvant aller jusqu’à 6kb en aval des EAGs. Des analyses d’annotations (Gene Ontology) révèlent que le groupe H contient pratiquement exclusivement des gènes d’histones qui ne contiennent pas d’intron et dont les transcrits ne sont pas polyadénylés. A l’inverse, les groupes PA1-PA3 contiennent des gènes codant pour des transcrits polyadénylés. J’ai confirmé par des expériences de ChIP couplées à une analyse par qPCR les différents types de profils de distribution de Pol II décrits par analyse bioinformatique. Nos résultats sont en accord avec d’autres publications et suggèrent un lien entre le profil de distribution de la Pol II à l’extrémité 3’ des gènes histones et les mécanismes particuliers de maturation de l’extrémité 3’ de ces transcrits. Cette idée est renforcée par nos analyses fonctionnelles montrant que l’inhibition des mécanismes de polyadénylation augment la présence de l’ARN Pol II en 3’ des EAGs pour les gènes codant pour des transcrits polyadénylésThe Pol II transcription cycle can be divided into three main phases: transcription initiation, elongation and termination. Each phase represent a possibility for the regulation of gene expression. Recently, genome-wide studies demonstrated that Pol II pausing is an important regulatory step that is present at almost every eukaryotic Pol II promoter. Surprisingly, paused or slowed down polymerases were also discovered downstream of 3’ end of genes, of which the exact role is still not fully understood.During my Ph.D. I carried out projects using chromatin immunoprecipitation assay coupled to high-throughput sequencing techniques to analyze genome-wide Pol II behavior in two aspects:First, we analyzed Pol II occupancy downstream of 3’ end of transcription units. Our analyses suggest that accumulation of Pol II downstream of genes is a genome-wide feature of active transcription. We found broad, often up to 6kb long Pol II occupancy signals at genes coding for polyadenylated transcripts. In contrast, Pol II occupancy shows a narrow profile at the annotated end of core histone genes. We also found a link between RNA 3’ end processing and Pol II accumulation at the end of transcription units.Second, we were following the genome-wide response and alteration of Pol II transcription upon genotoxic stress. Following UV-B treatment we observed a progressive Pol II signal loss from the promoters of expressed genes, which will then extend through the entire transcription unit, up to four hours after irradiation. This is in good agreement with the observation that after UV irradiation transcription is arrested during the period of transcription-coupled repair (TCR)
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Fourar, Monia. "Dynamique structurale de l'ARN polymérase ARN dépendante NS5B : une nouvelle cible pour l'inhibition de la réplication du virus de l'hépatite C." Thesis, Montpellier 2, 2013. http://www.theses.fr/2013MON20137.
Full textAbstract:
L'une des principales cibles pour la thérapie visant le virus de l'hépatite C (VHC) est l'ARN polymérase dépendante de l'ARN NS5B indispensable à la réplication du génome virale. NS5B est l'une des enzymes clefs du cycle virale de VHC et son activation met en jeu aussi bien des interactions intramoléculaires que des interactions avec des cofacteurs viraux et cellulaires au sein du complexe de réplication. Nous avons développé une nouvelle stratégie d'inhibition de NS5B basée sur l'élaboration de peptides courts dérivés de motifs exposés à la surface de l'enzyme dans le but de cibler les nombreuses interactions impliquées dans l'activation de cette protéine. En associant une analyse fine de la structure cristallographique de NS5B avec de la modélisation moléculaire, nous avons élaboré des peptides courts mimant les motifs « hotspot » de la protéine. Ces peptides ont été évalués sur système réplicon de génotype 1b et nous avons ainsi identifié un peptide leader Moon1 de 15 résidus correspondant à un motif hautement conservé du domaine "thumb". Dans ce travail, nous avons étudié en détail la structure et le mécanisme moléculaire de ce nouvel inhibiteur de NS5B. Moon1 inhibe l'activité polymérase de la forme sauvage de NS5B ainsi que celle de mutants résistants au inhibiteurs nucléosidiques et non nucléosidiques. Nous avons démontré que la fixation de Moon1 entraine un changement de conformation de NS5B et se fait préférentiellement avec NS5B dans une conformation fermée. Ce peptide inhibe spécifiquement l'interaction entre NS5B et l'ARN double brin, indépendamment de la présence d'ions métalliques et de manière dose-dépendante. Moon1 bloque la transition entre l'étape d'initiation de novo de la synthèse d'ARN et l'extension du primer. Nous avons démontré que les résidus essentiels à l'activité de Moon1 sont hautement conservés à travers les différents génotypes et sous-types de VHC. De plus, nous avons établi une séquence minimale pour l'activité de Moon1. Nos travaux permettent de valider l'intérêt d'une stratégie interfaciale ciblant une enzyme clef du cycle du VHC et les interactions intra et intermoléculaires nécessaires à son activationThe non-structural protein RNA-dependent RNA polymerase (RdRp) NS5B plays a key role in hepatitis C virus (HCV) replication and is currently considered as one of the most relevant target to develop safe anti-HCV agents. Although many small molecules have been identified as inhibitors of NS5B, very few are active in clinic. The structure and function of NS5B have been well characterized and as other polymerases, NS5B adopts a typical “right-hand” conformation containing the characteristic fingers, palm and thumb subdomains. The activation of NS5B requires conformational changes involving intramolecular contacts as well interactions with viral proteins and host factors in the replication complex. We developed a new strategy for NS5B inhibition based on short interfacial peptides derived from NS5B surface accessible motifs that target protein-protein interfaces or essential motifs involved in NS5B-activation. Combining the NS5B crystallogaphic structure and molecular modelling, we have designed short peptides derived from NS5B surface “hotspots” that were screened using HCV genotype 1b replicon cell system. We have identified Moon1, a short 15-residu peptide, derived from a well-conserved motif located in the NS5B thumb domain that inhibits HCV replication in the low nanomolar range. Moon1 tightly binds NS5B in a conformational-dependent manner and induces NS5B conformational changes. This peptide specifically inhibits double-stranded RNA/NS5B interactions in a dose-dependent and metal ions-independent manner. Moon1 blocks the transition between RNA de novo initiation and primer-extension. We showed that residues required for Moon-1 anti-polymerase activity are well-conserved among HCV genotypes and subtypes and a minimal Moon1 active motif was established. Taken together, these results demonstrate that NS5B structural dynamics constitute an attractive target for HCV chemotherapeutics and for the design of more specific new antiviral drugs
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Audibert, Sylvain. "Dynamique de la chromatine et la régulation du changement du type sexuel chez la levure." Thesis, Toulouse 3, 2017. http://www.theses.fr/2017TOU30396.
Full textAbstract:
La recombinaison homologue (RH) est un mécanisme de réparation des cassures d'ADN double brin (CDB) essentiel pour le maintien de l'intégrité du génome. Chez la levure Saccharomyces cerevisiae, l'étude du "changement de type sexuel", comme modèle de recombinaison, a contribué à la compréhension des notions fondamentales de cette voie de réparation. Le changement de type sexuel implique la conversion allélique du locus MAT d'une forme "MATa" à "MATα". Ce mécanisme est initié par l'apparition d'une CDB unique induite par l'endonucléase HO au niveau du locus MAT. Les séquences homologues HMLα et HMRa, présentes sur le chromosome III, sont utilisées comme donneur lors de la réparation. L'alternance du type sexuel s'explique par le choix récurant du donneur de type sexuel opposé, assurant le changement allélique du locus MAT à chaque génération cellulaire. L'étude du choix du donneur a conduit à l'identification d'une séquence appelée le "recombination enhancer" (RE), située proche du locus HMLα sur le bras gauche du chromosome III. Dans les cellules MATa, le RE "activé" permettrait la formation d'une boucle entre la région RE et le locus MAT favorisant la recombinaison avec la séquence HMLα proche. Cependant, la formation de cette boucle sur le chromosome III et les facteurs impliqués sont encore mal caractérisés. Au cours de mes travaux de thèse, j'ai étudié l'organisation du chromosome III selon le type sexuel de la levure S. cerevisiae avant l'induction de l'endonucléase HO et des évènements de RH. Mon hypothèse de travail suggère que le RE jouerait un rôle sur l'organisation du chromosome III avant l'apparition de la CDB par HO, contribuant à l'augmentation de l'efficacité du choix du donneur lors du changement de type sexuel. Ainsi, j'ai pu mettre en évidence deux rôles distincts pour la partie gauche et droite du RE. La partie gauche du RE est impliquée dans le choix du donneur lors des évènements de RH, mais présente un effet modéré sur le repliement du chromosome III lors de sa suppression. La partie droite du RE semble indispensable pour l'organisation du chromosome III dans les deux types sexuels MATa et MATα. Ces résultats suggèrent que la modulation de l'organisation d'un chromosome via une séquence "enhancer" pourrait contribuer au choix du donneur lors de la RH. Dans un second temps, mes travaux de thèse se sont dirigés vers la compréhension des évènements de réparation d'une CDB. J'ai utilisé l'avantage du modèle de changement de type sexuel permettant d'induire une CDB unique dans le génome via l'endonucléase HO. Ainsi, cette approche m'a permis de mettre en place une étude visant à identifier les facteurs recrutés au niveau du site de réparation afin de mieux comprendre la dynamique des évènements impliqués dans la RH. En effet, la régulation précise de l'activité ainsi que l'adressage de facteurs clés de réparation au niveau de la cassure n'ont toujours pas été clairement caractérisés. Les principaux enjeux actuels demeurent dans l'identification de tous les acteurs présents au niveau d'un site de cassure unique à un instant donné. Dans ce contexte, j'ai étudié la dynamique de réparation d'une CDB en réalisant une co-immunoprécipitation des facteurs de réparation avec l'aide du système ANCHOR-FLAG inséré, proche du site de cassure MAT. Une cinétique de co-immunoprécipitation lors de l'induction de la CDB m'a permis d'étudier l'arrivée séquentielle des protéines impliquées dans la réparation. L'analyse des échantillons par spectrométrie de masse (MS) révèle plus d'une vingtaine de protéines impliquées dans la réparation. Ces résultats préliminaires sont très encourageants. Le développement de cette approche permettra de mieux caractériser la dynamique des évènements de réparation de l'ADN par RH. Le système ChIP-MS, via ANCHOR, permet pour la première fois une analyse du protéome sur un site unique de cassureHomologous recombination (HR) is a DNA repair pathway dedicated to double-stranded DNA breaks (DSB) that is essential for genome integrity. In yeast Saccharomyces cerevisiae, study of the "mating type switch" as a model of HR has helped to understand several aspects of this repair pathway. The mating type switching involves the allelic conversion of the MAT locus from a "MATa" form to "MATα". This mechanism is initiated by the appearance of a single DSB induced by the HO endonuclease at the MAT locus. The DSB is then repaired by HR with one of the homologous sequences, HMLα and HMRa, present on chromosome III. The recurrent choice of the donor of the opposite sexual type ensures the allelic change of the MAT locus. Thus, the study of the directionality of donor selection allowed the identification of a sequence called the "recombination enhancer" (RE) located near the HMLα locus on the left arm of chromosome III. In MATa cells, the "activated" RE would allow the formation of a loop between the RE region and the MAT locus promoting efficient recombination with the close sequence HMLα. However, the formation of this loop on chromosome III and the factors involved are still poorly characterized. During my thesis work, I studied the organization of chromosome III according to the sexual type of yeast S. cerevisiae before the induction of HO endonuclease and HR events. My working hypothesis suggests that the RE would play a role on the organization of chromosome III before the appearance of DSB; contributing to the increased efficacy of donor selection during mating type switching. Thus, I was able to highlight two distinct roles for the left and right part of the RE. The left side of the RE is involved in donor selection during HR events but has a moderate effect on chromosome III folding when removed. The right part of the RE seems indispensable for the organization of chromosome III in both sexual types MATa and MATα. These results suggest that the modulation of chromosome organization via an enhancer sequence could contribute to donor selection in HR. In a second time, my thesis work was directed towards the understanding of the events of repair of a DSB. I used the advantage of the mating type switch model to induce a single DSB in the genome via the HO endonuclease. This approach enabled me to set up a study to identify the factors recruited at the repair site in order to better understand the dynamics of the events involved in HR. Indeed, the precise regulation of activity as well as the addressing of key repair factors at the fracture level have still not been clearly characterized. The main current challenges remain in the identification of all the players present at a single DSB site at a given moment. In this context I studied the repair dynamics of a DSB by co-immunoprecipitating the repair factors with the help of the ANCHOR-FLAG system inserted near the MAT fracture site. Co-immunoprecipitation kinetics during DSB induction allowed me to study the sequential arrival of proteins involved in repair. Analysis of the samples by mass spectrometry reveals more than twenty proteins involved in the repair. These preliminary results are very encouraging. The development of this approach will better characterize the dynamics of DNA repair events by HR. The ChIP-MS system via ANCHOR allows for the first time a proteome analysis on a single break site
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Berger, Sibel. "Action de facteurs génétiques et environnementaux sur la dynamique mutationnelle au cours de la différenciation chez Streptomyces ambofaciens ATCC23877." Nancy 1, 2004. http://docnum.univ-lorraine.fr/public/SCD_T_2004_0179_CATAKLI.pdf.
Full textAbstract:
Des mutants issus de l'instabilité génétique chez Streptomyces ambofaciens appelés Pig-pap ont été caractérisés. L'analyse du chromosome de la souche 29C1 a révélé un nouveau type de réarrangement associé à la production d'un pigment vert. Les mutants Pig-pap dépigmentés et non sporulants sont issus de papilles sur les colonies. L'introduction du gène whiG codant un facteur sigma permet le retour à la sporulation et à la pigmentation. Ce gène n'est pas muté et est transcrit chez ces mutants. Le gène whiH dont la transcription dépend de WhiG n'est pas transcrit. WhiG ne serait pas fonctionnel et une modification post-transcriptionnelle de whiG aboutirait au phénotype Pig-pap. L'analyse de mutants issus d'un transconjugant a montré que le transgène whiG constitue une cible mutationnelle. De plus, la production de ces mutants est augmentée lors d'une carence en acides aminés et un mutant relA ne produit pas de papille, impliquant la réponse stringente dans ce phénomèneIn Streptomyces ambofaciens, mutants generated by genetic instability and named Pig-pap were characterised. Analyses of the chromosome of the 29C1 strain revealed a new type of rearrangement associated to the production of a green pigment. The Pig-pap mutants, pigment and spore deficient, derived from papillae on the colonies. The introduction of the whiG gene coding a sigma factor restored sporulation and pigmentation. In these mutants, this gene is not mutated and is transcribed. WhiH gene whose transcription depends on WhiG is not transcribed. WhiG would be not fonctional and a post-transcriptional modification could be responsible of the Pig-pap phenotype. Study of mutants derived from a transconjugant showed that the whiG transgene constitute a target of mutations. More, the production of mutants is increased during a amino acids limitation and a relA mutant does not produce papilla, implicating the stringent response in this phenomenon
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Ben, ouirane Kaouther. "Apport des approches in silico aux études structure-fonction de la polymérase du virus de l'hépatite C." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2018. http://www.theses.fr/2018SACLS323.
Full textAbstract:
Le virus de l'hépatite C (HCV) est un virus à ARN qui synthétise ses nouveaux génomes dans les cellules hôtes infectées grâce à une ARN polymérase ARN dépendante (RdRp), appelée NS5B. Cette polymérase a été pendant longtemps une cible majeure dans la recherche d'antiviraux contre l'hépatite C. Aujourd'hui, de nombreux antiviraux ont été approuvés dans le traitement de l’hépatite C ciblant différentes protéines virales, entre autre, NS5B. Le sofosbuvir qui cible le site actif de NS5B est un antiviral qui a démontré une efficacité extraordinaire dans le traitement anti-HCV.Durant ces dernières années, les recherches sur NS5B ont permis de caractériser cette protéine, à la fois structuralement et biochimiquement. La richesse des connaissances ainsi accumulées fait de NS5B un excellent modèle pour les RdRp des virus à ARN.Toutefois, peu d'études portent sur le mécanisme d’acheminement et de sélection des ribonucléotides au site actif de NS5B, et de façon générale, sur la description atomique du mécanisme de réplication assuré par NS5B, qui implique deux dications magnésium pour la catalyse comme chez toutes les polymérases de cette famille.Durant ce travail, nous avons exploité les données structurales issues de complexes ternaires (NS5B+RNA+nucleotide) obtenus en 2015 par cristallographie à l'échelle atomique. Nous avons utilisé ces structures pour mener des études de modélisation moléculaire, essentiellement par dynamique moléculaire afin d’aborder la question de l'acheminement des nucléotides vers le site actif de NS5B.Nous avons eu recours à la fois à des méthodes de dynamiques moléculaires classiques et des méthodes de dynamiques moléculaires dites biaisées telles que différentes méthodes de dynamiques moléculaires dirigées (SMD et TMD) et la dynamique moléculaire accélérée (aMD).Nos résultats indiquent que l’acheminement du nucléotide au site actif associé à un magnésium Mg(B) est contrôlé tout au long du tunnel par différents éléments de NS5B. Initialement, le nucléotide se lie à une région proche de la boucle qui surplombe le tunnel lui permettant, grâce aux interactions qu’il établit avec sa partie triphosphate, de s’orienter base en avant. Ensuite, le nucléotide atteint un point de contrôle formé essentiellement par le motif F3 (R158) et le motif F1(E143). Le nucléotide reste lié à ce site jusqu’à l’arrivée du second dication magnésium (Mg(A)) qui provoque des réarrangements structuraux, notamment au niveau du motif F3, entrainant l’avancée du nucléotide vers le site actif. Une fois ce point de contrôle passé, le nucléotide interroge alors la base du brin d’ADN matrice sans s’insérer entièrement dans le site actif.Nos simulations ont clairement établi que les dernières étapes d’entrée du nucléotide sont finement régulées par l’arrivée du second dication magnésium qui a donc un rôle de coordinateur en plus de son rôle connu dans la catalyse.Ce mécanisme d’entrée semble être spécifique aux RdRp virales et permet de comprendre pourquoi les analogues de nucléotides peuvent être aussi efficaces contre les virus à ARNThe hepatitis C virus is an RNA virus that synthesises its new genomes in the infected host cells thanks to an RNA-dependent RNA polymerase (RdRp) termed NS5B. This polymerase has been a prime target for antiviral therapy. Numerous direct antiviral drugs are now approved in the HCV treatment and allow very high rates of treatment success. These drugs target among others the HCV NS5B RdRp with the sofosbuvir being one of the most successful drugs.Tremendous efforts have been made in the past decades to characterize NS5B, in particular structurally and biochemically. However, there is little information about the molecular mechanisms of NS5B ribonucleotides entry and selection and in general on the atomistic details of the RNA replication mechanism, although the involvement of two magnesium dications in catalysis is well established in this family of polymerases. Since 2015, structures of ternary complexes of NS5B have been resolved by crystallography offering very valuable details about the binding of nucleotides at the NS5B active site.In this work, we took advantage of these structural data to address the ribonucleotides entry and to further explore the nucleotide addition cycle in NS5B using molecular modelling and molecular dynamics simulations. We used both conventional molecular dynamics techniques and biased simulations that enhance sampling such as Steered Molecular Dynamics (SMD), Targeted Molecular Dynamics (TMD) or accelerated Molecular dynamics (aMD).Based on our modelling results, we found that the access to the active site through the nucleotides tunnel is checked by successive NS5B elements. First, the entering ribonucleotide together with an associated magnesium Mg(B) binds next to a loop that overhangs the nucleotide tunnel and interactions with its triphosphate moiety orient it base-first towards the active site. Second, the ribonucleotide encounters a checkpoint constituted by the residues of motif F3(R158) and motif F1(E143) where it is blocked until the arrival of a second magnesium ion, the Mg(A). This allowed the motif F3 to undergo small structural rearrangements leading to the advancement of the nucleotide towards the active site to interrogate the RNA template base prior to the complete nucleotide insertion into the active site.Our simulations pointed out that these dynamics are finely regulated by the second magnesium dication, thus coordinating the entry of the correct magnesium-bound nucleotide with shuttling of the second magnesium necessary for the two-metal ion catalysis. This entry mechanism is specific to viral RdRps and may explain why modified ribonucleotides can be so successful as drugs against RNA viruses
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Snoussi, Karim. "Étude par RMN de la structure et de la dynamique d'acides nucléiques en solution." Paris 6, 2001. http://www.theses.fr/2001PA066478.
Full text
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Michalik, Juraj. "Non-redundant sampling in RNA Bioinformatics." Thesis, Université Paris-Saclay (ComUE), 2019. http://www.theses.fr/2019SACLX009/document.
Full textAbstract:
Un échantillonnage statistique est central à de nombreuses méthodes algorithmiques pour la bioinformatique structurale des ARNs, où ils sont couramment utilisés pour identifier des modèles structuraux importants, fournir des résumés des espaces de repliement ou approcher des quantités d'intérêt dans l'équilibre thermodynamique. Dans tous ces exemples, la redondance dans l'ensemble échantillonné est non-informative et inefficace, limitant la portée des applications des méthodes existantes. Dans cette thèse, nous introduisons le concept de l'échantillonnage non-redondante et nous explorons ses applications et conséquences en bioinformatique des ARN.Nous commençons par introduire formellement le concept d'échantillonnage non-redondante et nous démontrons que tout algorithme échantillonnant dans la distribution de Boltzmann peut être modifié en une version non-redondante. Son implémentation repose sur une structure de données spécifique et la modification d'une remontée stochastique pour fournir l'ensemble des structures uniques, avec la même complexité.Nous montrons alors une exemple pratique en implémentant le principe d'échantillonnage non-redondant au sein d'un algorithme combinatoire qui échantillonne des structures localement optimales. Nous exploitons cet outil pour étudier la cinétique des ARN, modélisant des espaces de repliement générés à partir des structures localement optimales. Ces structures agissent comme des pièges cinétiques, rendant leur prise en compte essentielle pour analyser la dynamique des ARN. Des résultats empirique montrent que des espaces de repliement générés à partir des échantillons non-redondants sont plus proches de la réalité que ceux obtenus par un échantillonnage classique.Nous considérons ensuite le problème du calcul efficace d'estimateurs statistiques à partir d'échantillons non redondants. L'absence de la redondance signifie que l'estimateur naïf, obtenu en moyennant des quantités observés dans l'échantillon, est erroné. Par contre, nous établissons un estimateur non-trivial non-biaisé spécifique aux échantillons non-redondants suivant la distribution de Boltzmann. Nous montrons que l'estimateur des échantillons non-redondants est plus efficace que l'estimateur naïf, notamment dans les cas où la majorité des l'espace de recherche est échantillonné.Finalement, nous introduisons l'algorithme d'échantillonnage, avec sa contre-partie non-redondante, pour des structures secondaires présentant des pseudonoeuds de type simple. Des pseudonoeuds sont typiquement omis pour des raisons d'efficacité, bien que beaucoup d'entre eux possèdent une grande importance biologique. Nos commençons par proposer une schéma de programmation dynamique qui permet d'énumérer tous les pseudonoeuds composés de deux hélices pouvant contenir des bases non-appariés qui s'entrecroisent. Ce schéma généralise la proposition de Reeders et Giegerich, choisi pour sa base complexité temporelle et spatiale. Par la suite, nous expliquons comment adapter cette décomposition à un algorithme d'échantillonnage statistique pour des pseudonoeuds simples. Finalement, nous présentons des résultats préliminaires et nous discutons sur l'extension de principe non-redondant dnas ce contexte.Le travail présenté dans cette thèse ouvre non seulement la porte à l'analyse cinétique des séquences d'ARN plus longues, mais aussi l'analyse structurale plus détaillée des séquences d'ARN en général. L'échantillonnage non-redondant peut être employé pour analyser des espaces de recherche pour des problèmes combinatoires susceptibles à l'échantillonnage statistique, y inclus virtuellement tous problèmes solvables par la programmation dynamique. Les principes d'échantillonnage non-redondant sont robustes et typiquement faciles à implémenter, comme démontré par l'inclusion d'échantillonnage non-redondant dans les versions récentes de Vienna package populaireSampling methods are central to many algorithmic methods in structural RNA bioinformatics, where they are routinely used to identify important structural models, provide summarized pictures of the folding landscapes, or approximate quantities of interest at the thermodynamic equilibrium.In all of these examples, redundancy within sampled sets is uninformative and computationally wasteful, limiting the scope of application of existing methods.In this thesis, we introduce the concept of non-redundant sampling, and explore its applications and consequences in RNA bioinformatics.We begin by formally introducing the concept of non-redundant sampling and demonstrate that any algorithm sampling in Boltzmann distribution can be modified into non-redundant variant. Its implementation relies on a specific data structure and a modification of the stochastic backtrack to return the set of unique structures, with the same complexity.We then show a practical example by implementing the non-redundant principle into a combinatorial algorithm that samples locally optimal structures. We use this tool to study the RNA kinetics by modeling the folding landscapes generated from sets of locally optimal structures. These structures act as kinetic traps, influencing the outcome of the RNA kinetics, thus making their presence crucial. Empirical results show that the landscapes generated from the non-redundant samples are closer to the reality than those obtained by classic approaches.We follow by addressing the problem of the efficient computation of the statistical estimates from non-redundant sampling sets. The absence of redundancy means that the naive estimator, obtained by averaging quantities observed in a sample, is erroneous. However we establish a non-trivial unbiased estimator specific to a set of unique Boltzmann distributed secondary structures. We show that the non-redundant sampling estimator performs better than the naive counterpart in most cases, specifically where most of the search space is covered by the sampling.Finally, we introduce a sampling algorithm, along with its non-redundant counterpart, for secondary structures featuring simple-type pseudoknots. Pseudoknots are typically omitted due to complexity reasons, yet many of them have biological relevance. We begin by proposing a dynamic programming scheme that allows to enumerate all recursive pseudoknots consisting of two crossing helices, possibly containing unpaired bases. This scheme generalizes the one proposed by Reeders and Giegerich, chosen for its low time and space complexities. We then explain how to adapt this decomposition into a statistical sampling algorithm for simple pseudoknots. We then present preliminary results, and discuss about extensions of the non-redundant principle in this context.The work presented in this thesis not only opens the door towards kinetics analysis for longer RNA sequences, but also more detailed structural analysis of RNAs in general. Non-redundant sampling can be applied to analyze search spaces for combinatorial problems amenable to statistical sampling, including virtually any problem solved by dynamic programming. Non-redundant sampling principles are robust and typically easy to implement, as demonstrated by the inclusion of non-redundant sampling in recent versions of the popular Vienna package
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Dehecq, Marine. "Composition et dynamique des complexes protéiques impliqués dans le "nonsense-mediated mRNA decay" chez la levure Saccharomyces cerevisiae." Electronic Thesis or Diss., Sorbonne université, 2018. https://accesdistant.sorbonne-universite.fr/login?url=https://theses-intra.sorbonne-universite.fr/2018SORUS538.pdf.
Full textAbstract:
Le Nonsense-Mediated mRNA Decay (NMD) détecte et dégrade les ARNs qui ont une terminaison de la traduction précoce. Il affecte une grande diversité d’ARNs cytoplasmiques, c’est la voie majeure de dégradation des ARNs aberrants.Les ARNs ciblés par le NMD chez la levure ont une phase ouverte de lecture courte et un long 3’-UTR. Comment ces caractéristiques permettent une dégradation efficace par le NMD et quelles sont les étapes du mécanisme reste peu clair. À partir de 112 purifications d’affinités suivies d’une analyse en spectrométrie de masse quantitative, nous avons identifié deux complexes distincts impliqués dans le NMD. Ces deux complexes, mutuellement exclusifs, s’articulent autour d’UPF1, la protéine majeure du NMD. Le premier complexe, nommé Détecteur, aurait un rôle dans la reconnaissance des cibles alors que le deuxième complexe, nommé Effecteur, initierait la dégradation des ARNs par une interaction directe avec la machinerie de décapping.Les facteurs impliqués dans ce modèle sont tous conservés à travers les eucaryotes et les étapes décrites sont transposables d’après la littérature. Cela semble indiquer un nouveau paradigme pour le mécanisme du NMD qui s’articulerait autour d’une base universelle commune à laquelle pourrait s’ajouter des étapes spécifiques des organismes ou des types d’ARNsNonsense-Mediated mRNA Decay (NMD) detects and degrades RNA for which translation ends prematurely. It affects a large diversity of cytoplasmics RNAs; it is the major decay pathway for aberrants RNAs.In yeast, NMD targeted RNAs have a short open reading frame and a long 3’-UTR. How these two features lead to an efficient degradation through NMD and what are the steps of this mechanism is still unclear.From 112 affinity purifications of NMD factors followed by an analysis using quantitative mass spectrometry, we identified two distinct complexes. Those complexes were mutually exclusive and both contained Upf1, the major NMD protein. A first complex, named Detector, might have a role in the NMD substrates recognition whereas the second one, named Effector, would initiate the degradation through a direct interaction with the decapping machinery.The factors involved in our new model are all conserved throughout eukaryotes and the steps we describe have potential equivalents in other species. Our data suggest a new paradigm for the NMD mechanism that would be organised around a shared universal base to which specific steps could be added in certain organisms or for certain types of RNA substrates
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Catakli, Sibel. "Action de facteurs génétiques et environnementaux sur la dynamique mutationnelle au cours de la différenciation chez Streptomyces ambofaciens ATCC23877." Phd thesis, Université Henri Poincaré - Nancy I, 2004. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00576223.
Full textAbstract:
Des mutants issus de l'instabilité génétique chez Streptomyces ambofaciens appelés Pig-pap ont été caractérisés. L'analyse du chromosome de la souche 29C1 a révélé un nouveau type de réarrangement associé à la production d'un pigment vert. Les mutants Pig-pap dépigmentés et non sporulants sont issus de papilles sur les colonies. L'introduction du gène whiG codant un facteur sigma permet le retour à la sporulation et à la pigmentation. Ce gène n'est pas muté et est transcrit chez ces mutants. Le gène whiH dont la transcription dépend de WhiG n'est pas transcrit. WhiG ne serait pas fonctionnel et une modification post-transcriptionnelle de whiG aboutirait au phénotype Pig-pap. L'analyse de mutants issus d'un transconjugant a montré que le transgène whiG constitue une cible mutationnelle. De plus, la production de ces mutants est augmentée lors d'une carence en acides aminés et un mutant relA ne produit pas de papille, impliquant la réponse stringente dans ce phénomène.
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Holz, Correia Carine Lidiane. "Dynamique de l’émergence in vitro des mutants d’échappement du virus de la peste des petits ruminants (PPRV) face à l’activité ARN interférente ciblant le gène de la nucléoprotéine : implications pour les stratégies thérapeutiques." Thesis, Montpellier 2, 2011. http://www.theses.fr/2011MON20126.
Full textAbstract:
Les membres du genre Morbillivirus, famille Paramyxoviridae sont responsables de graves maladies chez l'homme et les animaux, comme la rougeole, la peste bovine (RP) et la peste des petits ruminants (PPR). Malgré l'existence de vaccins efficaces contre ces maladies, des traitements spécifiques sont souhaitables. L'inhibition de la réplication de ces virus peut-être acquise par interférence ARN (ARNi), un mécanisme d'inhibition post-transcriptionnel déclenché par des séquences courtes d'ARN double-brin (siARN). Le CIRAD a précédemment identifié 3 siARNs ciblant des régions conservées du gène de la nucléoprotéine virale capables d'inhiber au moins 80% de la réplication in vitro des virus de la rougeole, de la RP et de la PPR. Cependant, un problème majeur dans la stratégie d'ARNi est le risque d'apparition de virus résistants. Dans cette étude, nous avons évalué le risque d'apparition de mutants d'échappement du virus de la PPR sous pression de sélection de 3 siARNs appliqués seul ou en association après plusieurs transfections successives in vitro. Excepté pour la combinaison des 3 siARNs, le virus a échappé à l'ARNi après 3 à 20 passages consécutifs, avec des mutations simples ou multiples (synonymes ou pas) ou une délétion de 6 nucléotides dans la zone cible des siARN. Ces résultats mettent en évidence une plasticité génomique inattendue des morbillivirus surtout illustrée par cette délétion non-délétère d'une partie significative d'un gène viral essentiel, qui devrait être considérée comme un obstacle à l'utilisation de l'ARNi comme thérapie antivirale. Cependant, l'utilisation combinée de 3 siARNs peut être proposée pour diminuer le risque d'échappement aux siARNsViruses in the genus Morbillivirus, within the family Paramyxoviridae are responsible for severe humans and animal diseases, including measles, rinderpest (RP) and peste des petits ruminants (PPR). In spite of the existence of efficient vaccines against these diseases, specific treatments to be applied when the infection is already present are desirable. Inhibition of morbillivirus replication can be achieved by RNA interference (RNAi), a mechanism of post-transcriptional gene silencing triggered by small double-stranded RNA (siRNA). The CIRAD previously identified three siRNAs that target conserved regions of the essential gene encoding the viral nucleoprotein and are able to prevent in vitro at least 80% of the replication of measles, RP and PPR viruses . However, a major problem in RNAi is the important risk of emergence of escape mutants. In this study, we investigated the ability of PPR virus to escape the inhibition conferred by single or multiple siRNAs after several consecutive transfections in vitro. Except with the combination of the three different siRNAs, the virus systematically escaped RNAi after 3 to 20 consecutive passages. The mutations were characterized by either single or multiple punctual nucleotide mutations (synonymous or not) or a deletion of a stretch of 6 nucleotides into the siRNA target. These results demonstrate that the genomic plasticity of morbilliviruses, illustrated maily by this significant and no-deleterious deletion in an essential viral gene, should be considered as an obstacle to the use of RNAi in antiviral therapy. However, the combined use of three siRNAs can be proposed to prevent treatment failure with siRNAs
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Fournier, Marie. "Nouveaux outils de mesure de la dynamique moléculaire appliqués à l'étude des facteurs de transcription." Electronic Thesis or Diss., Université de Lille (2018-2021), 2021. http://www.theses.fr/2021LILUR004.
Full textAbstract:
Tout organisme biologique est un système complexe qui répond aux contraintes d’un programme lié à sa perpétuation et à son environnement. La régulation de la transcription est un des mécanismes fondamentaux d’adaptation du vivant. La dynamique des protéines responsables de ce mécanisme est un élément clef. Dans cette thèse, je me suis focalisée sur le complexe P-TEFb (Positive Transcription Elongation Factor) qui joue un rôle essentiel dans la levée de pause transcriptionnelle.En microscopie, différentes méthodes sont utilisées pour mesurer la dynamique moléculaire intra-cellulaire. Nous proposons de combiner deux d'entre elles afin de tirer avantage de leur complémentarité : la FCS (Fluorescence Correlation Spectroscopy) et le SPT (Single Particle Tracking). Cette thèse est organisée en deux parties. D’une part j’ai utilisé ces techniques indépendamment pour analyser la dynamique de P-TEFb et de l’ARN polymérase II (Pol II). D’autre part, j’ai développé un nouvel instrument de microscopie combinant les approches SPT et FCS. Après mise au point méthodologique, j’ai étudié la dynamique de RPB1 et de CT1, et montré l’existence de deux sous-populations majoritaires diffusant avec des propriétés différentes.L’utilisation d’un mutant et d’inhibiteurs nous a permis d’analyser les mécanismes sous-jacents et de proposer un modèle de formation de clusters de P-TEFb associés à la levée de pause. Ces expériences suggèrent également que la molécule BRD4 contribue à la sous-diffusion de P-TEFb indépendamment de Pol II.Afin de poursuivre ce travail en combinant SPT et FCS sur le même échantillon, nous avons aussi développé un module de microscopie (StellarScan) intégrant plusieurs modalités de microscopie : CLSM (Confocal Laser Scanning Microscopy) notamment pour le FCS, illuminations plein champ et TIRFM/HiLo (Total Internal Reflection Fluorescence Microscopy / Highly inclined and Laminated optical sheet), ainsi que la possibilité de travailler en mode feuille de lumière (Light Sheet Fluorescence Microscopy/SPIM) pour les mesures de SPTEvery biological organism is a complex system that responds to the constraints of a program linked to its perpetuation and its environment. The regulation of transcription is one of the fundamental adaptation mechanisms of living organisms. The dynamics of the proteins responsible for this mechanism is a key element. In this thesis, I focused on the P-TEFb complex (Positive Transcription Elongation Factor) which plays an essential role in the release of transcriptional pauses.In microscopy, different methods are used to measure intracellular molecular dynamics. We propose to combine two of them to take advantage of their complementarity: FCS (Fluorescence Correlation Spectroscopy) and SPT (Single Particle Tracking). This thesis is organized in two parts. In one hand I used these techniques independently to analyse the dynamics of P-TEFb and polymerase II. On the other hand, I developed a new microscopy instrument combining the STP and FCS approaches. After methodological development, I studied the dynamics of RPB1 and CT1 and showed the existence of two main diffusing sub-populations with different properties.The use of a mutant and of inhibitors allowed us to analyse the underlying mechanisms and to propose a model for the formation of P-TEFb clusters associated with pause release. These experiments also suggest that BRD4 contributes to the sub-diffusion of P-TEFb independently of Pol II.In order to follow this work by combining SPT and FCS on the same sample, we have developed a microscopy module (StellarScan) integrating several microscopy modalities : CLSM (Confocal Laser Scanning Microscopy) notably for FCS, full field illumination and TIRFM/HiLo (Total Internal Reflection Fluorescence Microscopy / Highly inclined and Laminated optical sheet) as well as the possibility to work in light sheet mode (Light Sheet Fluorescence Microscopy/SPIM) for SPT measurements
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Chevreuil, Maelenn. "Phénomènes dynamiques d’auto-assemblage et de désassemblage dans des virus icosaédriques." Thesis, université Paris-Saclay, 2020. http://www.theses.fr/2020UPASS043.
Full textAbstract:
L’auto-assemblage et le désassemblage de la capside des virus, étapes critiques du cycle viral, est un sujet qui suscite beaucoup d’intérêt. Cependant, les mécanismes sous-jacents et, en particulier, les chemins dynamique d’assemblage et de désassemblage des capsides, vides ou pleines, des virus ne sont pas entièrement résolues. La diffusion des rayons X aux petits angles résolue en temps, combinée à la décomposition en valeur singulière, est une technique qui permet d’étudier des processus impliquant des espèces de taille nanométrique avec une résolution temporelle de l’ordre de la milliseconde. La technique de criblage de thermo-stabilité des protéines par fluorescence, couplée à un modèle théorique de champ moyen, permet d’estimer expérimentalement les énergies d’interactions entre les protéines et la charge effective de celles-ci. Dans le cas du virus de la marbrure chlorotique de la cornille, ces techniques nous ont permis d’étudier la dynamique d’autoassemblage des protéines des capsides autour de leur formation de complexes amorphes via un chemin cinétique appelé en masse tandis que leur relaxation en virions s’effectue via un chemin cinétique dit synchrone. Les énergies de liaison des protéines avec le génome se sont révélées modérées tandis qu’une barrière d’énergie élevée sépare les complexes des virions. Des expériences complémentaires ont également montré que cette barrière pouvait être abaissée, de sorte que des capsides pleines se forment directement. Dans le cas du virus de l’hépatite B, nous avons étudié les dynamiques d’assemblage et de désassemblage des capsides vides. Nous avons pu identifier un chemin cinétique probable de désassemblage avec la présence d’une espèce intermédiaire assimilable à une structure fractale-branchée. Les expériences d’assemblage ont révélé un chemin cinétique en trois phases, i.e. agglomération, croissance et relaxation, dirigé par l’attraction hydrophobe et modulé par la répulsion électrostatique. De plus, certaines expériences ont également montré que la dernière phase pouvait être facilement inhibéeThe self-assembly and disassembly of virus capsids, critical stages of the viral cycle, is a subject that arouses a lot of interest. However, the underlying mechanisms and, in particular, the kinetic pathways of assembly and disassembly, whether the capsid is empty or full, are not entirely solved. Time-resolved small-angle X-ray scattering is a technique for tracking processes involving nano-sized species with a time resolution of the millisecond order. Combined with the singular value decomposition, a modelindependent method of analysis, the technique allows the investigation of the kinetics of capsid selfassembly and disassembly. In addition, the fluorescence thermal shift assays, coupled with a theoretical mean-field model, makes it possible to experimentally estimate the interaction energies between the proteins as well as their effective charge. Thus, in the case of the cowpea chlorotic mottle virus (CCMV), we have studied the self-assembly dynamics of capsid proteins with their genetic material. The experiments revealed the formation of amorphous complexes via a kinetic pathway called en masse whereas their relaxation into virions occurs via a socalled synchronous kinetic path. The binding energies of proteins with the genome showed to be moderate, while the energetic barrier separating the complexes of virions is high. The experiments performed with a synthetic polyelectrolyte showed that this barrier could be lowered, so that full capsids form under conditions where virions cannot. In the case of the hepatitis B virus (HBV), we studied the self-assembly and disassembly dynamics of empty capsids. First, we were able to identify a probable disassembly kinetic path with the presence of an intermediate species organised like a fractal-branched structure. Finally, the assembly experiments revealed a kinetic pathway in three phases, i.e. agglomeration, growth and relaxation, directed by hydrophobic attraction and modulated by electrostatic repulsion. Due to the low effective charge of the protein, the last phase could be inhibited by raising the salinity, thus trapping the capsids in a conformation containing defects
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Basdevant, Nathalie. "Un Modèle de Solvatation Semi-Implicite pour la Simulation des Macromolécules Biologiques." Phd thesis, Université d'Evry-Val d'Essonne, 2003. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00010619.
Full textAbstract:
Dans la cellule des organismes vivants, le solvant (l'eau) joue un rôle très important dans la stabilisation des structures tridimensionnelles des macromolécules biologiques et lors de leurs interactions. Les méthodes théoriques de simulations de modélisation moléculaire permettent de compléter les informations partielles sur l'hydratation des biomolécules obtenues par les méthodes expérimentales. Nous avons développé un nouveau modèle de solvatation semi-implicite pour représenter le solvant en modélisation moléculaire. Ce modèle décrit le solvant comme des particules microscopiques dont les propriétés diélectriques découlent des lois macroscopiques de l'électrostatique. Nous obtenons ainsi à l'équilibre électrostatique un fluide de particules de Lennard-Jones non polaires, polarisables par le champ électrique créé par le soluté. Ce modèle a l'intérêt de prendre en compte la structure moléculaire du solvant tout en calculant efficacement l'énergie libre électrostatique de solvatation du système. De plus, il est d'un faible coût numérique comparé aux méthodes explicites. Après avoir implémenté notre modèle dans un programme de dynamique moléculaire et l'avoir paramétré de façon simple, nous l'avons appliqué à plusieurs peptides, protéines et acides nucléiques (ADN et ARN de transfert). Les trajectoires de ces simulations sont stables sur une à deux nanosecondes, et les structures obtenues sont tout à fait en accord avec les méthodes expérimentales et les méthodes théoriques de solvatation explicites. Notre modèle permet également de retrouver les sites préférentiels d'hydratation des molécules étudiées identifiés expérimentalement ou théoriquement, malgré l'absence de liaisons hydrogène dans notre solvant. De plus, nous observons de bonnes corrélations entre les énergies libres électrostatiques de solvatation calculées avec notre modèle et celles calculées avec les méthodes de résolution de l'équation de Poisson-Boltzmann, et ces résultats paraissent très encourageants.
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Lebreton, Alice. "Dynamique des facteurs pré-ribosomiques au cours de la biogenèse de la grande sous-unité ribosomique chez S. cerevisiae." Phd thesis, Université Paris-Diderot - Paris VII, 2006. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00100381.
Full textAbstract:
Les travaux de ce mémoire portent sur la dynamique d'assemblage, de dissociation et de recyclage des protéines impliquées dans la biogenèse de la grande sous-unité ribosomique chez la levure Saccharomyces cerevisiae. Ils permettent une meilleure compréhension de deux points de contrôle de cette voie métabolique, l'un dans le noyau, l'autre dans le cytoplasme. Nous avons montré que la protéine nucléaire Nsa2, extrêmement conservée chez les Eucaryotes, est requise pour la maturation correcte de l'intermédiaire d'ARN ribosomique 27SB. Nsa2 est un facteur instable et régulé en fonction de l'activité de la biogenèse des ribosomes ; à ce titre, il pourrait centraliser différents signaux de contrôle de la voie métabolique. Par ailleurs, la technique de SILAC nous a permis de définir des groupes de facteurs pré-ribosomiques précoces ou tardifs par rapport au point d'action de Nsa2.
Dans le cytoplasme, nous avons mis en évidence un réseau de protéines marquant la transition entre la fin de la biogenèse de la grande sous-unité et l'initiation de la traduction. La protéine cytoplasmique Rei1 et la karyophérine Kap121 sont requises pour le recyclage du dimère de facteurs navettes Arx1-Alb1, du cytoplasme vers le noyau. Ce recyclage conditionne la dissociation entre le facteur d'anti-association Tif6 et la grande sous-unité ribosomique, qui peut dès lors se lier à la petite sous-unité ribosomique et participer à la traduction.
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Debard, Sylvain. "Dynamique moléculaire de la méthionyl-ARNt-synthétase et ses nouvelles fonctions non canoniques chez la levure S. cerevisiae." Thesis, Strasbourg, 2019. http://www.theses.fr/2019STRAJ057.
Full textAbstract:
Les aminoacyl-ARNt synthétases (aaRSs) sont des enzymes essentielles et ubiquitaires dont la fonction canonique est de catalyser la formation des aa-ARNt utilisés dans la synthèse protéique. Cependant leur role ne se limite pas à cette seule fonction enzymatique : les aaRSs ont acquis la capacité à former des complexes multi-protéiques leur conférant de multiples fonctions additionnelles. S. cerevisiae possède le plus petit complexe multisynthétasique eucaryote qui est formé de la méthionyl-ARNt synthétase (MetRS) et la glutamyl-ARNt synthétase (GluRS), toutes deux associées à la protéine d'ancrage cytosolique Arc1. Ce complexe présente une dynamique importante dépendant des conditions nutritionnelles dans lesquelles se trouve la levure, et les deux aaRSs associées présentent des fonctions additionnelles essentielles à la survie cellulaire. Dans cette thèse, trois caractéristiques de la MetRS ont été étudiées : (i) j'ai élaboré un outil moléculaire bifluorescent permettant de quantifier le taux de mis méthionylation endogène médié par la MetRS chez la levure. J'ai également (ii) caractérisé une isoforme tronquée de la MetRS observée in vivo, et (iii) analysé l'importance de Arc1 lors du passage de la levure de fermentation en respirationAminoacyl-tRNA synthetases (aaRSs) are essential and ubiquitous enzymes catalyzing formation of aminoacyl- tRNAs (aa-tRNAs) during protein synthesis. However, aaRSs are not limited to aa-tRNAs formation. Indeed, they evolved to form multl-protein complexes that acquired additional functions. S. cerevisiae contains the simplest eukaryotic multi-synthetase complex which is formed by the association of methionyl-tRNA synthetase (MetRS) and glutamyl-tRNA synthetase (GluRS) to the cytosolic anchoring protein Arc1.This complex (named AME) is highly dynamic depending on the nutritional conditions that the cells are facing, and the two associated aaRSs harbor additional functions that are essential for cell survival. In this PhD thesis, I have studied three different aspect of theyeast MetRS: (i) I created a new bifluorescent reporter to quantify endogenous mismethionylation mediated by the yeast MetRS. I also (ii) characterized a new truncated yeast MetRS isoform produced in vivo, and (iii) I analysed the relative importance of Arc1for cell surviving during the diauxic shift from fermentation to respiration
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Lou, Feng. "Algorithmes pour l'étude de la structure secondaire des ARN et l'alignement de séquences." Phd thesis, Université Paris Sud - Paris XI, 2012. http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00939860.
Full textAbstract:
Ces travaux de thèse concernent la conception et l'étude d'algorithmes, d'une part pourprédire les quantités thermodynamiques et la structure secondaire des ARN, d'autre part pour l'alignement de séquences.Dans une première partie, nous appliquons un algorithme de Monte-Carlo pour approximer la densité d'états d'énergie des structures secondaires d'une séquence d'ARN, ou d'une hybridation de deux molécules d'ARN données. Nous montrons d'abord que la densité estimée par notre programme est aussi bonne que la densité exacte, et le temps d'exécution de notre programme est beaucoup plus rapide. Nous calculons ensuite la température de dénaturation d'une hybridation de deux molécules d'ARN. Nous montrons que nos températures de dénaturation sont plus proches des valeurs expérimentales que celles des deux autres programmes existants.Puis, dans une deuxième partie, nous implémentons un algorithme de programmation dynamique qui engendre des structures sous-optimales, dédié principalement à la prédiction des deux structures fonctionnelles des riboswitchs. Nous appliquons d'abord notre programme sur un riboswitch TPP dans lequel nous avons réussi à détecter les deux structures fonctionnelles. Nous montrons ensuite que les structures prédites par notre programme sont plus proches de la structure réelle par rapport aux cinq autres programmes existants, sur un échantillon de riboswitch purine.Enfin, dans une troisième partie, nous présentons un algorithme de recherche des alignements sous-optimaux de séquences pour améliorer la qualité d'alignement des séquences. Nous comparons d'abord nos alignement à ceux produits par l'algorithme de Needdleman-Wunsch. Nous prédissons plus d'alignements de référrence par rapport l'algorithme de Needdleman-Wunsch. Nous calculons ensuite les fréquences des paires de bases alignées et les entropies de position spécifique dans nos alignements sous-optimaux. Nous montrons que les entropies calculées à partir de notre programme sont plus corrélées que celles des autres programmes avec les positions des paires de résidus fiablement alignées selon BAliBASE.
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Michaud, Caroline. "Dynamique des symbioses mutualistes hôtes-microbiotes : mode et efficacité de transmission des symbiotes dans les populations du termite xylophage Reticulitermes grassei." Thesis, Tours, 2019. http://www.theses.fr/2019TOUR4027.
Full textAbstract:
Les symbioses mutualistes sont ubiquistes et jouent un rôle majeur dans le fonctionnement des écosystèmes. Chez les insectes, il est souvent décrit que la spécificité et la stabilité évolutive de ces symbioses mutualistes est due à une transmission verticale stricte des symbiotes des parents à la descendance. Pour tester le rôle de la transmission verticale dans le maintien évolutif des symbioses mutualiste, son exclusivité et son efficacité doivent être étudiées à une échelle évolutive (d’une lignée hôte à une autre) ainsi qu’à une échelle écologique (d’une génération à la suivante). Ce projet de thèse a pour but d’étudier la transmission verticale comme mécanisme de stabilisation évolutive dans les associations nutritionnelles entre les termites souterrains du genre Reticulitermes et leurs symbiotes mutualistes intestinaux. Pour cela, des outils de biologie moléculaire ont été développés afin d’étudier la diversité et la composition de la communauté microbienne intestinale totale des termites (approche de méta-code barre), mais également en se focalisant sur les protistes du genre Trichonympha qui jouent un rôle essentiel dans la dégradation de la lignocellulose (approches de barcoding ADN et de PCR quantitative). Le premier axe de cette thèse vise à étudier les patterns de transmission des symbiotes à l’échelle évolutive du genre Reticulitermes en testant l’hypothèse que la phylogénie de l’hôte est un facteur majeur expliquant la composition du microbiote intestinal des termites. L’étude menée sur les Trichonympha de termites a permis de montrer que la diversification de ces associations n’est pas uniquement expliquée par des événements de co-spéciation, mais que des événements de changement d’hôte et de perte de symbiotes ont eu lieu. L’étude menée sur l’ensemble du microbiote intestinal des termites permettra de déterminer ces patterns de diversification sur l’ensemble des taxa microbiens. Le second axe de cette thèse est d’évaluer le niveau de fidélité entre partenaires à une échelle intergénérationnelle en testant l’hypothèse que la transmission verticale des symbiotes est stricte d’une génération à une autre. L’efficacité de la transmission verticale a été mesurée en deux étapes : (i) en comparant les symbiotes présents dans les ouvriers de la colonie avec ceux portés par les reproducteurs primaires (i.e. les alates) lorsqu’ils quittent leur colonie natale pour en fonder une nouvelle, et (ii) en comparant les symbiotes présents dans les ouvriers des deux colonies parentales avec ceux portés par la nouvelle colonie fondée. Les résultats préliminaires de l’étude sur les deux Trichonympha présents chez R. grassei semblent indiquer qu’ils sont co-transmis dans les alates. L’étude sur l’ensemble du microbiote intestinal permettra de déterminer si tous les taxa microbiens sont co-transmis ou si une transmission aléatoire des symbiotes a lieu dans les alates. Une troisième étude sur l’ensemble du microbiote permettra de déterminer si tous les taxa microbiens sont transmis par les parents à la descendance. Ensemble, ces différentes études permettront de tester la transmission verticale comme mécanisme induisant une fidélité entre partenaires dans les systèmes termitesmicrobiote intestinal. A l’échelle des protistes du genre Trichonympha, ce mécanisme ne semble pas le seul impliqué dans la stabilité évolutive de ces associationsMany animals including humans live in symbiotic interaction with gut microorganisms contributing to essential functions (nutrition, immunity). The ‘vertical’ way of transmission of symbionts (i.e., from parents to offspring) must stabilise these symbioses, notably by strengthening partner fidelity. However, the efficiency of vertical transmission has rarely been studied, especially in the case where hosts harbour a complex microbial community (or ‘microbiota’) composed by many microbial taxa interacting between them and with the host.The objective of this work was to study the mode and efficiency of transmission of gut microorganisms (protists and bacteria) helping the wood-feeding termite Reticulitermes grassei to digest ingested wood (lignocellulose fibres). Our results revealed contrasted situations between microorganisms. While protists are efficiently vertically transmitted, the majority of bacterial taxa is not only vertically transmitted but seems to be acquired by the environment
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Enkler, Ludovic. "Le complexe multisysthématique AME de levure : dynamique de l'édifice et rôles non canoniques de ces composants." Thesis, Strasbourg, 2014. http://www.theses.fr/2014STRAJ055/document.
Full textAbstract:
Les complexes multisynthétasiques (MSC) sont des complexes multi-protéiques identifiés dans un grand nombre d’organismes pro- et eucaryotes. Ils impliquent des protéines d’assemblages et des aminoacyl-ARNt synthétases (aaRSs), responsables de l’aminoacylation de leurs ARNts homologues au cours de la traduction. La taille et la composition des MSC varient selon les organismes, et le rôle de ces complexes n’est pas encore totalement compris. Il semblerait néanmoins que chez les eucaryotes, l’accrétion en complexe soit une stratégie mise en oeuvre par les cellules pour empêcher les aaRSs d’assurer des fonctions additionnelles. Chez S.cerevisiae,nous montrons que la dynamique du complexe AME, composé de la méthionyl- et de la glutamyl-ARNt synthétase (MRS et ERS) ainsi que de la protéine d’ancrage Arc1p, est dépendante du métabolisme de la levure. En respiration la MRS joue le rôle de facteur de transcription et régule l’expression des gènes nucléaires du complexe III et V de la chaîne respiratoire, tandis que l’ERS active la traduction mitochondriale. Cette étude montre que la relocalisation synchrone est primordiale pour l’adaptation des cellules au métabolisme respiratoireMultisynthetase complexes (MSC) are complexes made of several proteins and were identified in a wide variety of organisms from pro- to eukaryotes. They are usually made of assembly factors and aminoacyl-tRNA synthetases (aaRSs), which are responsible for the aminoacylation of their corresponding tRNAs during translation. Depending on the organisms, size and composition of these complexes differ greatly and their role is not fully understood yet. Although it seems that in eukaryotes, accretions of aaRSs into MSC prevent aaRSs to perform their additional functions. In the yeast Saccharomyces cerevisiae, we show that the dynamic of the AME complex, made of the méthionyl- and glutamyl-tRNA synthetases (MRS and ERS) and the assembly protein Arc1p is linkedto yeast metabolism. In respiration, MRS is imported in the nucleus to act as a transcription factor and regulates the expression of nuclear genes belonging to complex III and V of the respiratory chain, while ERS is imported in mitochondria to activate translation. This study shows that synchronous relocation of both aaRSs is crucial for yeast cells to adapt to respiratory metabolism
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Labaille, Jennifer. "Conception d'un vaccin recombinant contre la maladie de Marek d'après l'étude de la dynamique des populations de variants du vaccin CV1988/RISPENS." Thesis, Tours, 2013. http://www.theses.fr/2013TOUR4014.
Full textAbstract:
Le Gallid herpesvirus 2 (GaHV-2), responsable de lymphomes T du poulet, est contrôlé par le vaccin CVI988/Rispens. Mes travaux de thèse ont montré que le vaccin était composé, au contraire des souches virulentes, d’une population dynamique de variants viraux majoritairement délétés de la région promotrice et d’une partie variable de l’extrémité 5’ du gène LAT codant des microARN et associé à la latence virale. Dans une approche vaccinale, un virus recombinant correspondant à l’un des variants majoritaires du vaccin CVI988/Rispens a été généré à partir d’une souche GaHV-2 hypervirulente, clonée en bacmide. Nous avons montré que ce recombinant, présentant une perte de pathogénicité presque totale, était capable de protéger significativement les poulets lors d’une épreuve avec des souches GaHV-2 hypervirulentes. Ces travaux posent les bases du développement de nouveaux vaccins à partir de souches hypervirulentes émergentesGallid herpesvirus 2 (GaHV-2), responsible for T-cell lymphomas chicken, is controlled by the vaccine CVI988/Rispens. My work has shown that the vaccine contains, unlike virulent strain, a viral variants population mostly deleted from the promoter region and a variable portion of the 5' end of the gene LAT encoding microRNA and associated with viral latency. In a vaccine approach, a recombinant virus corresponding to a majority variant of the CVI988/Rispens vaccine was generated from a hypervirulent strain GaHV-2, cloned as bacmid. We showed that recombinant, with an almost total loss of pathogenicity, was able to significantly protect chickens against challenge with virulent strains GaHV-2. This work lays the basis for the development of new vaccines from emerging virulent strains
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Sanrey, Michael. "Dynamique non linéaire : des molécules triatomiques à l'ADN." Grenoble 1, 2008. http://www.theses.fr/2008GRE10243.
Full textAbstract:
Le travail présenté dans ce manuscrit s'articule autour de deux thématiques, physique moléculaire et physique statistique de l'ADN, dans lesquelles la présence de non linéarités intrinsèques aux systèmes étudiés détermine la dynamique sous jacente. Dans une première partie, on utilise des approches combinées classiques et quantiques pour l'étude de la dynamique de paquets d'onde moléclÙaires. On étudie ainsi un phénomène dynamique curieux, appelé plane switching, dans le cas de la molécule de C02. Ensuite, on s'intéresse à la dynamiqm non adiabatique de N02 aux temps courts, utilisant des approches quasi-classiques et la propagation exacte de paquets d'onde quantiques. En particulier, on détermine et caractérise une zone d'interaction effective qui conditionne l'essentiel de la dynamique dans le régime quasi-classique de quelques centaines femtosecondes. Enfin, on étudie le régime purement quantique intervenant aux temps longs (plusieurs ps), en lien avec l'observatio d'oscillations de basse fréquence dans le signal d'ionisation de récentes expériences pompe-sonde réalisées sur N02. La seconde partie traite de la dénaturation thermique de l'ADN, qui correspond à la transition d'une conformation double-brin de l'ADN à une conformation monobrins en fonction de la température du milieu. Nous proposons ici un nouveau modèle hamiltonien d'ADN plus réalistes que les existants. On étudie la dénaturation thermique de ce modèle et nous y incorporons des éléments de la structure secondaire de l'ADN. Ensuite, nous présentons une étude sur les états de bulle observés expérimentalement dans de courtes séquences d'ADN. Nous terminons par la présentation de résultats préliminaires sur l'étude théorique de la dénaturation mécanique de l'ADNThe work presented here deals with molecular physics and DNA statistical physics. Ln the first part, we use combined classical/quantum mechanical approaches to investigate the time domain dynamics of molecular wave packets. We study a curious dynamics phenomenon called the "place switching", in the case of C02. Then, we are interested in non adiabatic dynamics for N02 at short times, using quasi-classical approach and exact quantum wave packet propagation. We determine and characterize a interaction zone which is at the origin of the quasi-classical regime, during several hundreds offemtoseconds. Finally, we investigate a purely quantum regime at longer times and give new interpretations about recent pump-probe experiments on N02. The second part concerns DNA thermal denaturation. We propose here a new model more realistic than before ones. We investigate thermal denaturation ofthis particular model and incorporate secondary structure elements. Then we present results about "statistical bubble states" recently experimentally observed in short DNA sequences. Finally, we show preliminary theoretical studies in the framework ofDNA mechanical denaturation
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Lermusiaux, Laurent. "Nanostructures plasmoniques dynamiques assemblées sur ADN." Thesis, Paris 6, 2015. http://www.theses.fr/2015PA066007/document.
Full textAbstract:
Nous montrons comment des dimères de nanoparticules d'or, assemblés sur un brin d'ADN unique présentant un site de reconnaissance spécifique, fournissent une réponse optique macroscopique dépendant de leur environnement chimiqueLa séparation électrophorétique nous permet de préparer des suspensions purifiées de dimères de nanoparticules d'or de diamètre allant de 8 à 60 nm, et possédant différentes chimies de surface, avec une pureté pouvant atteindre 90%. L'échafaudage d'ADN contient une structure tige-boucle permettant de modifier réversiblement la structure du dimère en présence d'un brin d'ADN cible. Les distances interparticules (D), estimées en TEM cryogénique, peuvent varier de façon réversible jusqu'à un facteur 3 pour des sphères d'or de 8 nm de diamètre.Afin de traduire le changement conformationnel de l'échafaudage d'ADN en un signal optique mesurable, nous mesurons les spectres de diffusion de dimères uniques de nanoparticules d'or de 40 ou 60 nm de diamètre, en chambre microfluidique.Nous avons pu, en augmentant la concentration saline locale, diminuer progressivement D à l'échelle nanométrique, de 20 à 1 nm, ce qui se traduit par un décalage spectral de la résonance vers le rouge. La bonne corrélation entre les réponses spectrales de dimères uniques, estimées avec un spectromètre ou une caméra CCD couleur, nous permet de démontrer une méthode de détection en champ large et à bas coût, de la déformation nanométrique de ces nanostructures. L'utilisation de ligands amphiphiles nous a permis d'optimiser la stabilité colloïdale des dimères de particules d'or pour minimiser leur sensibilité à la force ionique locale et aux changements de températureWe demonstrate how gold nanoparticle dimers assembled around a single DNA template exhibiting a specific recognition site, provide a macroscopic optical signal depending on their chemical environment. Electrophoresis enables us to produce purified suspensions of gold nanoparticle dimers, with particle diameters ranging from 8 to 60 nm, with different surface chemistries and sample purities as high as 90%. The DNA template features a hairpin loop in order to switch its shape reversibly when binding a target DNA strand. Interparticle distances are estimated using cryo-electron microscopy and indicate a reversible change of the surface-to-surface distance by a factor of 3 in the case of 8 nm diameter gold particles. In order to translate the dynamic switching of a single DNA scaffold in a measurable optical signal, we study the scattering cross-sections of single 40 nm or 60 nm diameter gold nanoparticle dimers, in microfluidic conditions. We are able to progressively decrease the interparticle distance, at the nanometer scale, by increasing the local salt concentration. This deformation results in a spectral shift of the resonance (up to 100 nm) corresponding to a decrease of the interparticle distance from 20 to 1 nm. Moreover, the good correlation between the spectral responses of individual dimers, estimated using a spectrometer or a CCD color camera, enables us to demonstrate a wide-field low-cost detection method of the nanometric deformation of these nanostructures. Using amphiphilic ligands enables us to optimize the colloidal stability of gold nanoparticle dimers in order to minimize their sensitivity to the local ionic strength and temperature changes
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Hoyet, Hervé. "Modélisation de la dynamique non linéaire de la molécule d'acide désoxyribonucléique." Dijon, 1994. http://www.theses.fr/1994DIJOS030.
Full textAbstract:
Nous étudions dans ce travail la dynamique de la molécule d’ADN. Dans une première étape nous considérons un modèle ou la molécule est réduite à une double de chaine de masses. Cette représentation simple peut être considérée comme une extension des modelés statistiques de type ising. Cette voie permet de démontrer le rôle des non-linéarités dans les processus de dénaturation thermique. En choisissant de manière adéquate les paramètres des potentiels, ce modèle conduit à une assez bonne description du processus de dénaturation thermique. Il montre que la dénaturation thermique est précédée par l'apparition de bulles oscillantes dont l'extension spatiale augmente, lorsque la température croit, avant de fusionner pour provoquer l'ouverture globale de la molécule. Si les paramètres des potentiels sont similaires pour les deux brins, la dénaturation se réalise dans un domaine de température beaucoup plus large que celui qui est détermine expérimentalement. Les appariements purines pyrimidines font que les potentiels de couplages sont différents pour chacun des deux brins de l’ADN. Nous avons tenu compte de cette réalité en choisissant des paramètres différents pour les deux brins et nous avons montre que, dans ce cas, la dynamique était modifiée. La transition de dénaturation s'opère dans une plage de température plus étroite que dans le cas où on choisit des paramètres identiques sur les deux chaines. Ces résultats, qui sont en meilleur accord avec l'expérience, montrent qu'il est important de tenir compte de la différentiation entre les deux brins dans les études de la dénaturation. L'étude des courbes de dispersion obtenues par simulation numérique tend à montrer que le changement de comportement dynamique que nous observons dans ce cas résulte des couplages entre les modes optiques et acoustiques pour les petits vecteurs d'ondes. La structure a l'équilibre de la molécule et sa géométrie sont fortement associées. Pour cette raison, nous avons développé, dans un second temps, une modélisation, en trois dimensions, plus complète qui permet de traiter plusieurs autres processus dynamiques. Nous représentons les bases par des segments de longueurs fixes dont l'extrémité interne à la molécule est en interaction avec la base opposée, l'autre extrémité étant attachée a un pivot constitue par l'ensemble sucre et phosphate. Ces ensembles sont couples par des potentiels harmoniques pour former le squelette de l'hélice. Nous introduisons pour chaque base trois degrés de liberté: le premier décrit l'ouverture par rotation de la base, le second traduit la possibilité offerte à la base de sortir de son plan d'équilibre, le dernier traduit l'élongation longitudinale de la molécule. Nous étudions les solutions topologiques du type sine-Gordon du système et nous montrons qu'une ouverture simultanée sur les deux brins est moins probable énergétiquement qu'une ouverture se propageant sur un seul brin. Nous avons, aussi, mis en évidence l'existence de collisions entre des solutions, du type sine-Gordon, se propageant sur les deux brins. Une étude approfondie de ce phénomène pourrait s'avérer extrêmement intéressante. Nos simulations numériques prouvent aussi l'existence d'ouvertures constituées par des bulles oscillantes instables en l'absence de bain thermique. L'introduction dans notre modèle de la géométrie hélicoïdale et, d'un degré de liberté traduisant l'élongation de la molécule, nous a permis de modéliser un coude dans la molécule. Ce travail fait apparaitre une modulation des potentiels qui ne peut exister que lorsqu'on prend en compte la nature hélicoïdale de la molécule. Une telle modulation des potentiels est propre à modifier de manière fondamentale la dynamique des breathers. Comme les études des modèles plus simples montrent que ceux-ci sont à la base des processus de dénaturation thermique, il apparait, donc, fondamental d'adopter une modélisation correcte, relativement à la géométrie, de la molécule. Notre étude montre aussi que la molécule est le siège de mouvements ayant des portées spatiales très différentes qui pourraient peut-être expliquer les phénomènes d'interactions a grandes distances, observes expérimentalement