Le génome des Influenzavirus A est constitué de huit segments d’ARN de polarité négative formant des ribonucléoprotéines virales (RNPv). La segmentation du génome complique l’empaquetage du génome, puisqu’un jeu complet de segments est nécessaire à l’infectiosité des virus. Il est aujourd’hui admis que le mécanisme d’empaquetage est sélectif et fait intervenir des interactions entre les ARN des différentes RNPv, qui dépendent vraisemblablement de la structure de l’ARN. Notre but a été de caractériser la fixation de la protéine virale NP, composant majeur des RNPv, sur l’ARN in vitro. Nous avons également mis en place une stratégie expérimentale afin de déterminer la structure de l’ARN au sein des particules virales. Ces deux aspects du projet ont été abordés par la cartographie chimique qui permet d’interroger la flexibilité de chaque nucléotide de l’ARN. Nos résultats démontrent une activité chaperone de la protéine NP ainsi que des sites préférentiels de fixation. Notre approche in viro a démontré que l’utilisation de deux sondes chimiques permet de discriminer les interactions ARN-ARN des interactions ARN-NP. / The Influenzavirus genome comprises eight segments of single-stranded RNA of negative polarity packaged in viral ribonucleoproteins (vRNP). Genome segmentation complicates packaging as a full set of vRNPs is required needed for virus infectivity. It is now accepted that packaging is selective and involves interactions between the RNA components of vRNPs that likely depend on the RNA structure. Our goal was to characterize the binding of the viral protein NP, the major component of the vRNP, on in vitro transcribed RNA. We also developed an experimental strategy to determine the RNA structure inside the viral particles. Both parts of the project were addressed with chemical mapping experiments, that interrogates the flexibility of each nucleotide in the RNA structure. Our results show that NP possess an RNA chaperone activity and binds preferential sites. Our in viro approach demonstrate that using two chemical probes allow us to discriminate between RNA-RNA and RNA-NP interactions.

L'adaptation des plantes face au stress thermique est cruciale pour leur survie et implique des réponses spécifiques telles que l’induction de protéines chaperonnes et la production d'espèces réactives de l'oxygène (ROS). Les glutaredoxines (GRX), une famille de protéines thiol anti- oxydantes, jouent un rôle important dans la régulation redox et la réponse au stress oxydatif. Mes études se concentrent sur GRXS17, une protéine multi-domaine à cœur fer-soufre. Malgré un phénotype de développement sévère du mutant grxs17 à des températures normales et plus élevées, peu est connu sur les fonctions biochimiques et les rôles intracellulaires précis de GRXS17. J’ai montré au cours de ma thèse que GRXS17 fonctionne comme une chaperonnedépendante de l’oxydation de la cellule. Elle présente à la fois une activité de type foldase mais également holdase. L'exposition aux stress oxydatif et thermique provoque le passage d'une forme dimérique à des complexes à poids moléculaires élevés ce qui est consistant avec une activité holdase. J’ai également montré que GRXS17 est requis pour la tolérance à des hausses de température de manière dépendante de ses cystéines catalytiques. Des approches de transcriptomique, métabolomique et protéomique montrent une réponse au stress thermique retardée dans le mutant grxs17, des défauts dans l’accumulation de certains métabolites clés, et ont permis d'identifier de potentiels nouveaux interactants de GRXS17 dans des conditions de stress thermique. Ces éléments soutiennent la fonction chaperonne de GRXS17 dans desconditions normales et de stress thermiques. / Adaption of plants to heat stress is crucial for their survival and involves dedicated response such as chaperones proteins induction and production of reactive oxygen species (ROS). Glutaredoxins (GRX), a family of thiol redox proteins, play an important role in redox regulation and response to oxidative stress. The focus of our studies is on GRXS17 which is a multi-subunit iron-sulfur glutaredoxin. Despite the severe developmental phenotype of the grxs17 mutant at normal and elevated temperatures, relatively little is known about the biochemical functions and precise intracellular roles of GRXS17. I show during my thesis that GRXS17 function as a foldase and holdase redox-dependent chaperone. Oxidative and heat stress exposure cause a shift from a dimeric form to high MW complexes which is concordant with a holdase activity. I show that GRXS17 is required for the tolerance to moderated heatstress in a Cys-dependent manner. Transcriptomic, metabolomic and proteomic approaches show heat stress response delayed in grxs17, key-metabolites defects and allowed to identifynew potential GRXS17-interactor under heat stress conditions, supporting a potential protecting function of GRXS17 against stress damage.

La NCp7 est impliquée dans de nombreuses étapes du cycle viral notamment la rétrotranscription. Ceci en fait une cible potentielle pour un traitement anti-HIV. Par son activité chaperonne, elle permet de stimuler le premier saut de brin. Ce dernier consiste en la déstabilisation et l'hybridation des séquences TAR et cTAR du génome viral. C'est à l'aide de séquences cTAR marquées à leurs extrémités 3' et 5' par des chromophores et différentes techniques de spectroscopie de fluorescence et d'absorption que nous avons pu mettre en évidence l'importance des structures primaire et secondaire de la NCp7 et de cTAR dans le premier saut de brin. L'activité déstabilisatrice est fortement dépendante des bulges et de la boucle interne de cTAR. D'autre part, cette activité dépend également de la présence du Trp37 ainsi que de la présence des deux doigts de zinc de la NCp7 dans leur conformation native. Ensuite, nous avons pu mettre en évidence que la NCp7 favorisait la formation de l'homodimère de mutants de la partie haute de cTAR par formation d'un complexe boucle-boucle. Finalement, nous avons étudié une nouvelle sonde fluorescente analogue à l'adénine (la 8-vinyl-déoxyadénosine) qui est une solution alternative à la 2-aminopurine.

La microscopie à force atomique (AFM) permet de visualiser la topographie d'échantillons organiqueset inorganiques à l'échelle atomique. Les innovations les plus récentes offrent désormais la possibilitéd'accéder aux propriétés nano-mécaniques des échantillons (élasticité, adhésion...). Son panel defonctionnalités permet de pallier aux besoins des nanotechnologies, tant dans les domaines de laphysique, de la chimie que de la biologie.Cependant, les besoins nécessaires à la compréhension des processus biologiques imposent aumicroscope à force atomique des vitesses d'acquisitions rapides, inférieures à la seconde par image. Leséquipements classiques n'offrent pas cette possibilité. C'est pour s'affranchir de ce verrou technologique,pour l'étude dynamique, qu'un prototype de microscope à force atomique à haute-vitesse a étédéveloppé (HS-AFM) en partenariat avec l'équipe du Professeur T. Ando à l'Université de Kanazawa(Japon). Il permet d'atteindre des vitesses de balayage identiques aux vitesses vidéos : 25-50 images/s, enmilieu liquide. Le dispositif est en perpétuelle amélioration : nouvelle boucle d'asservissement, domainesde balayage augmentés. La haute résolution est, quant à elle, assurée par des leviers miniaturisés munisde sur-pointes en carbone. Parallèlement à l'innovation du microscope en lui-même, des modulescomplémentaires ont été développés : module pousse seringue et module chauffant.Le potentiel de ce prototype, développé dans le cadre d'un programme ANR PNANO 2008 HSnanobio-Imaging, a été montré via l'étude d'une petite protéine de choc thermique : la protéine sHspLo18. Cette protéine, issue de la bactérie lactique Oenococcus oeni, offrait la possibilité d'étudier deschangements de degrés d'oligomérisation en fonction du pH, ainsi que le rôle chaperon et lipochaperonen cas de stress environnemental d'autres complexes biologiques. L'utilisation des techniques demicroscopie couplée à des études biochimiques sur ce modèle protéique a permis d'appréhender l'effetdes surfaces sur l'adsorption et la dynamique des complexes biologiques. L'interaction protéine - surfacea pu être approchée et s'avère utile au développement des capteurs à protéines

Le VIH-1 bourgeonne sous forme immature et doit subir l’étape de maturation afin d’acquérir son caractère infectieux. La maturation protéolytique du précurseur Pr55Gag induit le réarrangement morphologique de la particule alors que le dimère d’ARNg acquiert une compaction optimale. Ces réarrangements conformationnels restent encore inconnus et sont facilités par l’activité chaperonne de la protéine NCp7. Notre but a été de déterminer les différentes étapes menant à l’obtention d’un dimère d’ARNg mature. Nous avons donc étudié la structure des 550 premiers nucléotides du génome par cartographie chimique, à la fois 1. in vitro en présence des protéines Pr55Gag, GagΔp6, intermédiaires contenant le domaine NC et NCp7 et 2. in viro par l’approche hSHAPE-Seq que nous avons développé. Les particules matures et bloquées aux différentes étapes de maturation de Pr55Gag ont été analysées ainsi que des particules matures et totalement immatures traitées avec l’éjecteur de zinc AT-2. Ce traitement permet d’identifier les sites de protection de Pr55Gag et NCp7 ainsi que leur activité déstabilisatrice. / The HIV-1 particle buds from the infected cell as an immature particle and has to undergo a maturation process to become infectious. Proteolytic processing of Pr55Gag triggers morphological rearrangements of the particle whereas the gRNA dimer becomes more stable. Genomic rearrangements remain poorly understood and are facilitated by the RNA chaperone activity of the NCp7 protein. Our goal was to determining the different steps leading to the formation of the mature dimeric gRNA. To this end, the structure of the first 550 nucleotides of the HIV-1 genome was assessed by chemical probing 1. in vitro with Pr55Gag, GagΔp6, NC-containing intermediates and NCp7 proteins and 2. in viro with the hSHAPE-Seq approach we developed. Wild type and mutant viruses mimicking the sequential processing of Pr55Gag were analysed, as well as immature PR- and mature particles treated with the AT-2 zinc ejector, in order to identify the Pr55Gag and NCp7 binding sites and their gRNA destabilising activity.

La microscopie à force atomique (AFM) permet de visualiser la topographie d’échantillons organiqueset inorganiques à l’échelle atomique. Les innovations les plus récentes offrent désormais la possibilitéd’accéder aux propriétés nano-mécaniques des échantillons (élasticité, adhésion…). Son panel defonctionnalités permet de pallier aux besoins des nanotechnologies, tant dans les domaines de laphysique, de la chimie que de la biologie.Cependant, les besoins nécessaires à la compréhension des processus biologiques imposent aumicroscope à force atomique des vitesses d’acquisitions rapides, inférieures à la seconde par image. Leséquipements classiques n’offrent pas cette possibilité. C’est pour s’affranchir de ce verrou technologique,pour l’étude dynamique, qu’un prototype de microscope à force atomique à haute-vitesse a étédéveloppé (HS-AFM) en partenariat avec l’équipe du Professeur T. Ando à l’Université de Kanazawa(Japon). Il permet d’atteindre des vitesses de balayage identiques aux vitesses vidéos : 25-50 images/s, enmilieu liquide. Le dispositif est en perpétuelle amélioration : nouvelle boucle d’asservissement, domainesde balayage augmentés. La haute résolution est, quant à elle, assurée par des leviers miniaturisés munisde sur-pointes en carbone. Parallèlement à l’innovation du microscope en lui-même, des modulescomplémentaires ont été développés : module pousse seringue et module chauffant.Le potentiel de ce prototype, développé dans le cadre d’un programme ANR PNANO 2008 HSnanobio-Imaging, a été montré via l’étude d’une petite protéine de choc thermique : la protéine sHspLo18. Cette protéine, issue de la bactérie lactique Oenococcus oeni, offrait la possibilité d’étudier deschangements de degrés d’oligomérisation en fonction du pH, ainsi que le rôle chaperon et lipochaperonen cas de stress environnemental d’autres complexes biologiques. L’utilisation des techniques demicroscopie couplée à des études biochimiques sur ce modèle protéique a permis d’appréhender l’effetdes surfaces sur l’adsorption et la dynamique des complexes biologiques. L’interaction protéine – surfacea pu être approchée et s’avère utile au développement des capteurs à protéines / The atomic force microscopy (AFM) gives access to the topography of organic and inorganic samplesat the atomic scale. The latest innovations offer the possiblity to understand the sample nano-mechanicalproperties (elasticity, adhesion...). Its feature set allows overcoming the demands of nanotechnology,both in the fields of physics, chemistry and biology.However, understanding biological processes require faster acquisitions for the atomic forcemicroscopy, less than a second per frame. As conventional equipment does not offer the possibility toovercome the constraint of time for dynamical studies, a prototype of high-speed atomic forcemicroscope (HS-AFM) was developed in partnership with Professor T. Ando group of Kanazawa University(Japan). It can reach scanning video speed: 25-50 frames/s in a liquid medium. The device is beingconstantly improved: new feedback control, larger scanning sizes. The resolution is provided byminiaturized cantilevers with carbon EBD-tips. In parallel to innovative modules on the microscope, addonshave been developed: syringe pump and heating modules.The potential of the prototype, developed within the framework of the program ANR PNANO 2008HS-nanobio-Imaging, has been shown through the study of a small heat shock protein: the protein sHspLo18. This protein, from the lactic acid bacterium Oenococcus oeni, offered the possibility of a variouschanges of oligomerization degrees according to the pH, and also the chaperone and lipochaperon activityof protein under the influence of an environmental stress. The use of these techniques of microscopiescoupled with biochemical studies on this proteic model allowed to dread the effect of surfaces on theadsorption and the dynamics of biological complexes. The interaction protein – surface coulb be toapprehend and proves to be useful for the development of protein sensors developed in the laboratory