Academic literature on the topic 'Domaines PDZ – Dissertation universitaire'

Ce travail a porté sur les domaines PDZ, une famille de domaines globulaires reconnaissant des motifs de liaison aux PDZ (appelés PBM, pour ‘PDZ-Binding Motifs’) généralement situés à l'extrémité C-terminale de leurs protéines partenaires. Les réseaux domaines-motifs sont souvent modulés par des modifications post-traductionnelles réversibles (PTM). Nous avons utilisé des PBM synthétiques simulant différentes conditions: motifs sauvages de diverses longueurs, acétylés, phosphorylés ou portant des mutations ‘imitant’ les PTM. Ces peptides ont été utilisés pour des études d'interaction à l'aide du test ‘Hold-Up’, un test développé à l'origine dans notre laboratoire. Nous avons évalué l'impact de diverses modifications des complexes PBM/PDZ, qui conduisent à un changement global de leur capacité de liaison du PDZ. Ces résultats fournissent des informations quantitatives sur l'effet biologique que de telles modifications pourraient avoir dans le contexte des protéines entières
This thesis focuses on PDZ domains, a family of globular domains that bind to conserved PDZ-Binding Motifs (called henceforth PBMs) generally situated at the extreme C-terminus of their partner proteins. Domain-motif networks are often modulated by reversible post-translational modifications (PTMs). We used synthetized PBMs to reproduce different conditions, such as a wild-type, acetylation or phosphorylation, addition of extra exosites or residue mimication of PTM in the literature. These peptides were used for interaction studies using the holdup assay, an assay originally developed in our laboratory. We evaluated the impact of diverse modifications of the PBM/PDZ interactions, which led to a global change of the PDZ-binding capability. These results provided quantitative information on the biological effects that such modifications may have in the context of full-length proteins

Le mucus est un gel conservé chez les vertébrés et les invertébrés. Ses fonctions majeures sont la protection et l’hydratation des épithéliums non kératinisés. Les mucines gélifiantes sont des protéines multi-domaines qui s’associent en polymères linéaires et enchevêtrés pour former la matrice glycoprotéique du mucus. Les interactions covalentes bien caractérisées des mucines, mais aussi les associations non covalentes (réversibles),sont responsables du caractère viscoélastique du mucus. Le domaine CYS des mucines est retrouvé dans le mucus à la surface de toutes les muqueuses sécrétoires humaines. Il est très conservé chez les vertébrés et très hydrophobe. De ce fait, il est l’un des meilleur scandidats pour l’établissement de liaisons hydrophobes réversibles.L’objectif de ce travail est d’étudier l’impact d’un enrichissement en domaine CYS sur les propriétés des gels de mucus. Pour cela, un modèle murin transgénique (Tg222) e tune lignée cellulaire muco-sécrétante (HT29-MTX E12), sécrétant constitutivement une molécule recombinante composée de 12 domaines CYS consécutifs (rCYSx12), ont été développés. L’effet de la délivrance endogène de rCYSx12 sur la perméabilité du gel de mucus, la motilité cellulaire et les propriétés rhéologiques du gel ont été étudiés. Des modèles cellulaires sécrétant des molécules constituées de domaines CYS (poly-CYS) ont aussi été développés afin d’envisager la délivrance exogène de cette molécule, et d’étudier son effet dans un contexte pathologique.La délivrance endogène de rCYSx12 dans le mucus de la lignée cellulaireHT29-MTX E12 diminue la perméabilité du gel de mucus. La sécrétion de rCYSx12est également associée à une diminution de la motilité bactérienne (vitesse et linéarité du déplacement) dans les mucus des modèles cellulaire et murin. Les propriétés rhéologiques du mucus colique murin ont été déterminées à plusieurs échelles. La délivrance derCYSx12 entraîne un remodelage de la matrice protéique du mucus en réduisant la taille des mailles que forment les mucines gélifiantes. La production d’une molécule poly-CYS aété développée chez la levure Pichia pastoris et dans la lignée cellulaire d’origine humaineHEK293. Contrairement à P. pastoris, la lignée HEK293 produit et sécrète la molécule poly-CYS sans modifications importantes apparentes.La molécule rCYSx12 revêt un grand intérêt thérapeutique pour renforcer les gels de mucus dans des contextes pathologiques, comme la rectocolite hémorragique ou les infections intra-utérines. Le développement de modèles sécrétant stablement une molécule poly-CYS permettra de réaliser des tests de délivrance exogène, et ainsi déterminer le potentiel thérapeutique de cette molécule
Mucus is a gel conserved among vertebrates and invertebrates. Its major functions arethe protection and hydration of non-keratinized epithelia. Gel-forming mucins are multidomainproteins, which self-associate together to form linear and entangled polymers toform the mucus glycoprotein matrix. The well-characterized covalent interactions, but alsonon-covalent (reversible) links, are responsible for the viscoelastic character of mucus. Themucin CYS domain is found in mucus on the surface of all secretory human mucosae. Itis very well conserved in vertebrates and very hydrophobic. Thus, it is one of the bestcandidates for establishing reversible hydrophobic bonds.The aim of this work is to study the impact of CYS domain enrichment on propertiesof mucus gels. For this, a transgenic mouse model (Tg222) and a mucus-secretingcell line (HT29-MTX E12), constitutively secreting a recombinant molecule made of 12consecutive CYS domains (rCYSx12), were developed. The effect of endogenous deliveryof rCYSx12 on mucus gel permeability, cellular motility and rheological properties wasstudied (micro- and macro-scale). Cellular models secreting a molecule made up of CYSdomains (poly-CYS) have also been developed in order to consider the exogenous deliveryof this molecule, and to study its effect in a pathological context.Endogenous delivery of rCYSx12 into the mucus of the HT29-MTX E12 cell linedecreased the permeability of the mucus gel. The secretion of rCYSx12 was also associatedwith a decrease in bacterial motility (velocity and linearity of displacement) in the mucusof the cellular and mouse models. The rheological properties of the colonic mucus weredetermined at multi-scale levels. The delivery of rCYSx12 leads to a remodeling of the mucus protein matrix by reducing its mesh size. The production of a poly-CYS moleculewas developed in the yeast Pichia pastoris and in the human cell line HEK293. UnlikeP. pastoris, the HEK293 cell line produced and secreted the poly-CYS molecule withoutapparent modifications.The rCYSx12 is of great therapeutic interest for strengthening mucus gels in pathologicalcontexts such as ulcerative colitis or intrauterine infections. The development ofmodels stably secreting the poly-CYS molecule will make it possible to carry out exogenousdelivery tests, and thus to evaluate the therapeutic potential of this molecule

Un nombre croissant d’études soutiennent le fait que les protéines majeures du métabolisme des ARN, telles que les hélicases ARN, sont impliquées dans la réponse aux dommages à l’ADN. Cette activité est généralement accomplie par leur interaction avec des facteurs de réparation de l’ADN. BRCA2, une protéine suppressive de tumeurs, joue un rôle crucial dans la réparation des cassures double-brin (CDB) de l'ADN par recombinaison homologue (RH) et donc, est un facteur essentiel pour l’intégrité du génome. Les cellules déficientes pour BRCA2 accumulent des hybrides ADN-ARN ou R-loops, une source de dommage à l'ADN, suggérant ainsi l’importance de cette protéine dans la prévention ou la suppression de ces structures. Toutefois, le rôle spécifique de BRCA2 dans la résolution des hybrides ADN-ARN reste inconnu.Afin de connaître des potentiels partenaires de BRCA2, une analyse par spectrométrie de masse réalisée dans notre laboratoire a révélé un enrichissement en protéines impliquées dans le métabolisme de l'ARN, comme les hélicases ARN. Ces résultats nous ont menés à examiner la coopération entre BRCA2 et les hélicases ARN dans la séparation des structures ADN-ARN. Nous avons d’abord confirmé l'interaction entre l'hélicase ARN DDX5 et BRCA2, qui est améliorée dans les cellules exposées à γ-irradiation. Ensuite, nous avons réduit l’interaction aux premiers 250 aa de BRCA2 (BRCA2T1) et avons constaté que celle-ci est directe en utilisant des protéines purifiées. En collaboration avec le laboratoire du docteur A. Aguilera (Cabimer, SP), nous avons montré que la déplétion de DDX5 conduit à une accumulation des hybrides ADN-ARN dans l’entièreté du génome, particulièrement aux sites de dommages à l’ADN. De plus, nos résultats indiquent que DDX5 localise aussi aux hybrides ARN-ADN qui se forment à proximité de CDB.De manière intéressante, nous avons constaté que BRCA2 est important pour la rétention de DDX5 aux sites de dommage à l’ADN induit par l’irradiation laser. Notamment, des tests de déroulement de brins in vitro en utilisant les protéines purifiées DDX5 et BRCA2 ont révélé que BRCA2 stimule l’activité de déroulement des R-loops de DDX5.Un variant de signification inconnue (VSI) trouvé dans de patients atteints de cancer du sein situé dans la région BRCA2T1 (T207A) réduit l’interaction de BRCA2 avec DDX5 et conduit à l’accumulation des hybrides ADN-ARN. Les cellules exprimant stablement BRCA2-T207A montrent également une diminution de l’association de DDX5 avec les hybrides ARN-ADN, en particulier lors d’une exposition de cellules à l’irradiation. L’analyse de l’efficacité de la réparation des CDB par RH dans les cellules déficientes en DDX5 ou exprimant BRCA2-T207A, montre une cinétique retardée de l’apparition des foyers de réparation RAD51 lors de l’irradiation, ce qui suggère un rôle actif de l’interaction BRCA2-DDX5 pour assurer la réparation par RH efficacement. En accord avec cette hypothèse, la ribonucléase RNAseH1, qui dégrade spécifiquement la fraction d’ARN dans les structures d’ADN-ARN, restaure partiellement le phénotype de cinétique des foyers RAD51 dans les cellules BRCA2 T207A. De plus, les cellules portant le variant BRCA2-T207A ont également montré un nombre réduit de foyers RPA par rapport aux cellules qui expriment BRCA2 sauvage, témoins d’un défaut dans l’étape qui précède le chargement de RAD51 aux CDB.Ensemble, nos résultats suggèrent que les hybrides ADN-ARN représentent un obstacle à la réparation des CDB par RH et révèlent BRCA2 et DDX5 en tant que facteurs actifs dans leur suppression
Increasing evidence support the idea that proteins involved in RNA metabolism such as RNA binding proteins (RBPs) and RNA helicases are directly implicated in the DNA damage response (DDR). This activity is generally achieved through their interaction with DNA repair factors.BRCA2 is a tumor suppressor protein that plays an important role in the repair of DNA double-strand breaks (DSBs) by homologous recombination (HR) as well as protecting stalled replication forks from unscheduled degradation; therefore, it is essential to maintain genome integrity. Interestingly, BRCA2 deficient cells accumulate DNA-RNA hybrids or R-loops, a known source of DNA damage and genome instability, providing evidence for its role in either R-loop prevention or processing. However, the specific role of BRCA2 on these structures remains poorly understood.A mass spectrometry screen to identify partners of BRCA2 performed in our laboratory revealed an enrichment of proteins involved in RNA metabolism such as RNA helicases. These findings led us to investigate whether BRCA2 could cooperate with these candidate interacting RNA helicases in processing DNA-RNA structures. First, we confirmed the interaction of BRCA2 and the DEAD-box RNA helicase DDX5, which we found is enhanced in cells exposed to -irradiation. Then, we narrowed down the interaction to the first 250 aa of BRCA2 (BRCA2T1) and found that it is direct using purified proteins. In collaboration with A. Aguilera lab (Cabimer, SP), we could show that depletion of DDX5 leads to a genome-wide accumulation of DNA-RNA hybrids that is particularly enriched at DNA damage sites. DDX5 associates with DNA-RNA hybrids that form in the vicinity of DSBs. Interestingly, we found that BRCA2 is important for the retention of DDX5 at laser irradiation-induced DNA damage. Notably, in vitro R-loop unwinding assays using purified DDX5 and BRCA2 proteins revealed that BRCA2 stimulates the R-loop helicase activity of DDX5.A breast cancer variant of unknown clinical significance (VUS) located in BRCA2T1 (T207A) reduced the interaction between BRCA2 and DDX5 and led to the accumulation of DNA-RNA hybrids. Cells stably expressing BRCA2-T207A also showed a decreased association of DDX5 with DNA-RNA hybrids, especially upon irradiation. Notably, monitoring RAD51 foci to evaluate HR-mediated DSBs repair efficiency in either DDX5-depleted cells or in BRCA2-T207A cells resulted in a delayed kinetics of appearance of RAD51 foci upon irradiation suggesting an active role of BRCA2-DDX5 interaction in ensuring timely HR repair. In agreement with this, overexpression of the RNAseH1 ribonuclease, that specifically degrades the RNA moiety in DNA-RNA structures, partially restored RAD51 kinetics phenotype of BRCA2-T207A cells. Moreover, cells bearing BRCA2-T207A variant also showed a reduced number of RPA foci compared to BRCA2 WT expressing cells, a step that precedes RAD51 loading at DSBs.Taken together, our results are consistent with DNA-RNA hybrids being an impediment for the repair of DSBs by HR and reveal BRCA2 and DDX5 as active players in their removal

Bien que le Virus Respiratoire Syncytial, responsable de la bronchiolite du nourrisson, soit aujourd’hui un problème de santé publique majeur, il n’existe encore aucun vaccin ou antiviral curatif contre ce pathogène. Le manque de données sur les étapes clés du cycle viral et sur les interactions virus-cellule freine le développement de nouvelles molécules antivirales.Nous avons étudié l’interactome de deux protéines virales : la polymérase L et le facteur de transcription M2-1. Dans ce but, nous avons mis au point un crible s’appuyant à la fois sur des critères d’interactomique et sur des critères fonctionnels.La première étape consistait à identifier des partenaires potentiels de M2-1 et L par des co-immunoprécipitations couplées à une approche de protéomique quantitative. Pour plus de pertinence, ce crible a été réalisé sur cellules infectées, grâce des virus recombinants produits par génétique inverse. Ceci nous a permis d’identifier 45 et 137 partenaires potentiels de L et M2-1 respectivement. Une étude systématique de l’impact de l’inhibition de 15 partenaires potentiels de M2-1 sur la multiplication virale a mis en avant trois candidats : ILF2, PABPN1 et PABPC1.Nous nous sommes par la suite concentrés sur PABPC1. L’inhibition de l’expression de PABPC1 altère la multiplication virale, mais nous n’avons pas pu mettre en évidence un effet spécifique sur la transcription ou la traduction virale. Son interaction avec M2-1 a été confirmée, et le domaine MLLE de PABPC1 a été identifié comme le site de liaison à M2-1. L’interaction entre M2-1 et PABPC1 a été observée à la fois dans le cytoplasme et dans les IBAGs, des sous-structures concentrant les ARNm viraux au sein des corps d’inclusion viraux. Nous avons formulé l’hypothèse que M2-1, liée à PABPC1, accompagne les ARNm viraux après leur sortie des corps d’inclusion. Ceci suggère un rôle de M2-1 dans le devenir des ARNm viraux en aval de leur transcription
Although the Respiratory Syncytial Virus, responsible of bronchiolitis in infants, represents a major public health problem, there are currently no vaccine or curative antiviral directed against it. The lack of information on key steps of its viral cycle and on virus-cell interactions hinders the development of new antiviral molecules.We chose to study the interactome of two viral proteins: the polymerase L and the transcription factor M2-1. To do so, we developed a screen based on interactomic and functional criteria.The first step consisted in identifying potential binding partners of M2-1 and L by co-immunoprecipitations coupled to quantitative proteomics. For better relevance, this screen was realised on infected cells, thanks to recombinant viruses produced by reverse genetics. 45 and 137 potential binding partners of M2-1 and L respectively were thus identified. A systematic study of the inhibition of 15 potential partners of M2-1 and its impact on viral multiplication enabled the selection of three candidates: ILF2, PABPN1 and PABPC1.We chose to concentrate on PABPC1. The inhibition of PABPC1’s expression reduces viral multiplication, but no specific effect on viral transcription or translation was brought to light. Its interaction with M2-1 was confirmed, and the MLLE domain of PABPC1 was identified as the M2-1 binding site. The interaction between M2-1 and PABPC1 was observed both in the cytoplasm and in IBAGs, substructures of viral inclusion bodies where viral mRNA accumulate. We formulated the hypothesis that M2-1, with PABPC1, stays with viral mRNA after leaving inclusion bodies and during their translation. This suggests a role for M2-1 in the fate of viral mRNA downstream of transcription

Les polycétides sont des métabolites secondaires produits par divers organismes et présentant un large spectre d'activité thérapeutique. L'organisation modulaire des enzymes responsables de leur synthèse, les polycétides synthases (PKS), en font des cibles attrayantes pour la biologie synthétique visant l'obtention de nouvelles structures de polycétides. L’une des stratégies les plus prometteuses à ce jour consiste à échanger des sous-unités entières entre différents systèmes PKS. Cependant, le succès de cette stratégie dépend essentiellement de la compréhension et de l’utilisation des domaines de docking. Ces petits éléments structuraux, situés aux extrémités C- et N-terminales des sous-unités de PKS, sont responsables de leur bon appariement et donc du transfert correct de l’intermédiaire polycétidique. Pour approfondir nos connaissances sur les DD, nous avons étudié plusieurs interfaces entre sous-unités de PKS trans-AT et cis-AT. Ces travaux ont notamment conduit à l'identification de la première classe de DD chez les PKS trans-AT, et nous avons pu caractériser une interface complète, formée entre deux sous-unités consécutives au sein de la PKS virginiamycine. De plus, nous avons montré qu’au moins un des DD de paires appariées est souvent une région intrinsèquement désordonnée (IDR), ce mode de reconnaissance permet d’assurer une interaction spécifique couplée à une affinité moyenne. En effet, chez l’enacyloxine synthase, une PKS hybride cis-AT/trans-AT, les six interfaces de docking sont médiées par une IDR C-terminal. En outre, nous avons démontré que ce système présentait plusieurs classes structurales de DD, mais que des variations du code électrostatique au sein d’une classe individuelle pouvaient également être utilisées pour garantir la spécificité. Ensemble, ces résultats fournissent des indications importantes pour les futures tentatives d’utilisation des DD en ingénierie des sous-unités de PKS. Une autre stratégie innovante permettant d’obtenir de nouveaux dérivés polycétidiques, consiste à utiliser des enzymes post-PKS. Ces dernières modifient de manière extensive l’intermédiaire et lui confèrent bien souvent son activité biologique. Dans ce contexte, nous avons étudié LkcE, une enzyme bi-fonctionnelle qui catalyse une réaction rare d’oxydation d’amide, suivie d’une réaction de Mannich intramoléculaire. Nous avons résolu quatre structures cristallographiques de l’enzyme et ces données couplées aux études cinétiques, nous ont permis de proposer un mécanisme catalytique détaillé pour LkcE, impliquant un changement conformationnel à grande échelle de l'enzyme pour amener le substrat à une conformation de pré-cyclisation. De plus, nous avons démontré que LkcE possède une certaine tolérance vis-à-vis de la structure de son substrat, suggérant son utilité comme catalyseur général de cyclisation/ligation en biologie synthétique et synthèse chimique
Complex polyketides are secondary metabolites which are produced by a range of different organisms, and which present a broad spectrum of therapeutic activity. The modular organization of the enzymes responsible for their synthesis, the polyketide synthases (PKS), makes them attractive targets for synthetic biology aimed at obtaining new polyketide structures. One of the most promising strategies to date consists in swapping of whole sub-units between different PKS systems. However, the success of this strategy critically depends on understanding and exploiting ‘docking domains’  the protein sequences at the C- and N-terminal extremities of the subunits which are responsible for correctly ordering the polypeptides, and therefore for faithful chain transfer. To increase our knowledge of DDs, we investigated several interfaces in both trans-AT and cis-AT PKSs. This work led notably to the identification of the first family of DDs from trans-AT PKSs, and we were further able to characterize a complete interface formed between two consecutive subunits within the virginiamycin PKS. In addition, we showed that at least one DD of matched pairs is often an intrinsically disordered region (IDR), as this type of interaction motif allows for specific but medium affinity contacts. Indeed, in the enacyloxin hybrid cis-AT/trans-AT PKS which we also investigated extensively, docking at every interface is mediated by a C-terminal IDR. In addition, we demonstrated that multiple structural classes of DD are present within the system, but that variations of the electrostatic ‘code’ within an individual structural class can also be used to ensure specificity. Taken together, these results provide important guidelines for future attempts to deploy DDs in subunit engineering. Another attractive target for synthetic biology are the so-called ‘post-PKS’ enzymes, which chemically decorate the initially-formed structure, and are often essential for their bioactivity. In this context, we studied LkcE, a bi-functional enzyme that catalyzes a rare amide oxidation followed by an intramolecular Mannich reaction to yield the lankacidin macrocycle – both to understand its unusual mechanism and to evaluate its suitability as a general polyketide modifying enzyme. We solved four crystal structures of the enzyme, and characterized it kinetically. Together, our data allowed us to propose a detailed catalytic mechanism for LkcE, involving a large-scale conformational change of the enzyme to bring the substrate into a cyclisation-ready state. Moreover, we showed that LkcE displays a certain tolerance toward its substrate structures, suggesting its usefulness as a general catalyst for cyclisation/ligation reaction in synthetic biology and chemical synthesis

Le problème de la cavité poreuse carrée est largement utilisé comme cas de référence courant pour les problèmes de Convection Naturelle (CN) en milieux poreux. Il peut être utilisé pour plusieurs applications numériques, théoriques et pratiques. Par ailleurs, toutes les solutions de haute précision existantes dans la littérature scientifique sont développées dans des conditions de régime permanent. Cependant, il est bien connu que les processus de CN dans les milieux poreux se produisent naturellement dans un régime dépendant du temps, car les conditions aux limites peuvent être variables dans le temps. Pour surmonter cette difficulté, la solution en régime permanent est souvent simulée comme une solution transitoire qui évolue jusqu'à atteindre l'état d'équilibre. Ces régimes dépendant du temps sont très efficaces pour détecter les effets des variations de paramètres sur le processus physique de CN, en particulier pour les sujets d'intérêt de cette thèse: la variation du niveau d'inclinaison du domaine et la prise en compte des variations de température de la paroi chaude dans le temps. À cet effet, trois objectifs sont identifiés dans cette thèse: 1. Développer une solution de convection naturelle en fonction du temps dans des milieux poreux en utilisant le Modèle Darcy en deux modes: transitoire et instable. 2. Étudier le comportement en fonction du temps de la convection naturelle dans des milieux poreux ayant le niveau d'inclinaison du domaine comme paramètre variable dans deux modes: transitoire et instable. 3. Développer une solution de convection naturelle en fonction du temps dans des milieux poreux en utilisant le Modèle Darcy-Lapwood-Brinkman en deux modes: transitoire et instable. Pour ce faire, du fait de la grande précision dans les domaines simplement connectés, une méthode spectrale de résidus pondérés de type Galerkin est choisie pour développer une solution au problème de CN dans une cavité carrée poreuse. L’application de la procédure de Fourier-Galerkin (FG), deux configurations traitant des régimes instables sont considérées où chaque solution est dérivée pour une large gamme des nombres de Rayleigh (Ra) avec d'autres conditions spéciales. Ce travail de thèse est subdivisé en cinq chapitres. Dans le premier chapitre, nous avons présenté un aperçu physique du processus de convection naturelle en milieux poreux. Dans le deuxième chapitre, le développement mathématique des équations, la méthode de résolution et la procédure de résolution sont décrits en détails. Dans le chapitre trois, la première étude de cas de cette thèse, la solution dépendante du temps de la convection naturelle dans une cavité carrée remplie de milieux poreux saturé utilisant le modèle de Darcy est développé. Dans le chapitre quatre, le problème de variation temporelle de Darcy-Lapwood- Brinkman de CN dans une enceinte poreuse saturée carrée est étudié. Dans le chapitre cinq, les solutions dépendant du temps sont développées pour le problème de convection naturelle utilisant la loi de Darcy dans une cavité poreuse inclinée et considéré comme une étude complète sur les effets de l'inclinaison du domaine sur le processus physique du problème de convection libre. Pour tous les cas, les régimes transitoires et instables sont considérés
The problem of the porous square cavity is extensively used as a common benchmark case for Natural convection (NC) problem in porous media. It can be used for several numerical, theoretical, and practical purposes. All the existing high accurate solutions are developed under steady-state conditions. However, it is well known that the processes of NC in porous media occurs naturally in a time-dependent procedure, as boundary conditions can be variable in time. Also, the convergence of the steady-state solution is known to be difficult. To overcome this difficulty, the steady-state solution is often simulated as a transient solution that evolves until reaching the steady-state condition. These time-dependent modes are very efficient to detect the effects of the parameter variations on the physical process of NC, especially for the subject of interest in this thesis: the domain inclination level and hot wall temperature variation in time. For this purpose, three goals are identified in this Thesis: 1. Developing a time-dependent solution of natural convection in porous media using the Darcy model in two modes: Transient and unsteady. 2. Investigating the time-dependent behavior of natural convection in porous media having the domain inclination level as a variable parameter in two modes: Transient and unsteady. 3. Developing a time-dependent solution of natural convection in porous media using the Darcy-Lapwood-Brinkman model in two modes: Transient and unsteady. To do so, according to the high accuracy in the simply connected domains, one of the Galerkin spectral weighted residual method is chosen to develop a space-time dependent solution for NC problem in a square porous cavity. Applying the Fourier-Galerkin (FG) procedure, two configurations dealing with transient and unsteady regimes are considered where each solution is derived for a wide range of Rayleigh numbers with other special conditions. This work of thesis is explained in details as five chapters.The NC physical process with the time-dependent variations is described in the transient mode to reach the steady-state solution and for the unsteady mode during a one period using periodic sinusoidal boundary conditions on the cavity hot wall. Finally, the work of this thesis is described in details in five chapters; while the sixth and last chapter is devoted to the summary and conclusion.The results in this thesis work provide a set of high-accurate data that are published in three papers to be used for testing numerical codes of heat transfer in time-dependent configurations