La méthylation de l'ADN est une des marques épigénétiques majeures qui intervient dans la régulation de processus physiologiques importants. Par ailleurs, elle a été reconnue comme une cible majeure pour lutter contre le cancer car son dysfonctionnement est impliqué dans le développement de pathologies comme les cancers. Une meilleure compréhension de ce mécanisme permettrait aux chimistes médicinaux de développer de nouveaux inhibiteurs plus spécifiques. Actuellement, un grand nombre d'hypothèse ont été avancées concernant la méthylation de l'ADN et méritent d'être confirmées ou clarifiées. Dans ce contexte, nous avons décidé de développer de nouveaux analogues nucléosidiques fluorescents et ratiométriques présentant un motif 3-hydroxychromones, afin d'étudier la dynamique et le mécanisme de méthylation de la cytosine impliquant UHRF1 et DNMT1. Nous avons tout d'abord décidé de nous focaliser sur la première étape du mécanisme, la reconnaissance du duplexe hémi-méthylé par le domaine SRA de UHRF1. Deux stratégies de marquage de l'ADN ont ainsi été explorées. La première a consisté à remplacer une base azotée naturelle par le fluorophore, afin de sonder l'intérieur du duplexe. Ce biocapteur a ainsi pu être utilisé afin de détecter l'approche du domaine SRA de UHRF1 ainsi que le basculement de la cytosine méthylée dans son site de reconnaissance. La deuxième approche repose sur la modification d'une nucléobase naturelle sur laquelle la sonde ratiométrique est attachée à l'aide d'un bras espaceur insaturé rigide, lui permettant ainsi de sonder les interactions au niveau du grand sillon de l'ADN. / DNA methylation is one the major epigenetic modification and plays an important role in the regulation of major processes. DNA methylation was recently recognized as one of the major target to inhibit and to fight cancer. A deeper insight of the DNA methylation mechanism should help medicinal chemists in the design and research of more specific inhibitors of DNA methylation. Currently, miscellaneous hypotheses are advanced about DNA methylation mechanism and deserve to be confirmed or clarified. In this context, we decided to develop new ratiometric fluorescent nucleoside analogs, incorporating 3-hydroxychromone moiety, to study the dynamics and mechanism of cytosine methylation involving UHRF1 and DNMT1. We firts decided to focus on the first step of the mechanism, the recognition of the hemi-methylated duplex by the SRA domain of UHRF1. Two diferent strategies of labeling DNA were explored. In the firts one, a natural nucleobase was substituted by the fluorescent dye in order to probe inside the duplex. This biosensor allows to detect and monitor the binding of the SRA domain and flipping of the 5-methylcytosine from the duplex into its recognizing site. The second approach is based on a modification of a natural nucleobase on which, through a rigid unsaturated linker, the ratiometric probe was incorporated in order to sense the interaction in the major groove.

Du fait de sa haute conservation et de ses fonctions clés dans le virus VIH-1, la protéine de la nucléocapside NC est une cible de choix pour développer de nouveaux anti-viraux. Bien que la compréhension mécanistique des propriétés chaperonnes de NC vis-à-vis des acides nucléiques ait connu d’importants progrès, les aspects dynamiques de ces propriétés restent mal comprises, faute notamment d’outils appropriés pour les suivre au niveau moléculaire. L’objectif de ce travail de thèse a été de caractériser au niveau moléculaire la dynamique des interactions de NC avec les acides nucléiques, à l’aide d’outils fluorescents développés au laboratoire ou en collaboration. En utilisant des peptides NC et des oligonucléotides marqués en différentes positions par des analogues fluorescents d’acides aminés et de nucléosides, respectivement, nous avons pu donner une image complète du processus dynamique sous-tendant le mécanisme chaperon de NC dans le second transfert de brins de la transcription inverse du cycle du VIH-1. Cette compréhension est fondamentale pour concevoir des stratégies rationnelles afin de cibler le rôle spécifique de NC dans ses interactions avec ses cibles nucléiques. / Due to its high conservation and key functions in the HIV-1 virus, the nucleocapsid protein NC is a potential target for the development of new anti-viral drugs. Although the mechanistic understanding of the NC nucleic acid chaperone properties has achieved a significant progress, the dynamic aspects of these properties remain poorly understood, mainly due to the lack of the appropriate tools to monitor them at the molecular level. The objective of this thesis was to characterize the dynamic interactions of NC with nucleic acids at the molecular level using new fluorescent tools developed in the laboratory or in collaboration. Using NC peptides and its target oligonucleotides labeled in different positions by fluorescent amino acid and nucleoside analogs, respectively, we were able to give a complete picture of the dynamic processes underlying the chaperone activity of NC in the second strand transfer of HIV-1 reverse transcription. This understanding is fundamental to design rational strategies in order to target the specific role of NC in interaction with its nucleic acid targets.