Rpa34 et Rpa49 sont deux sous-unités non-catalytiques de l'ARN polymérase I (Pol I) conservées de la levure à l'homme. Rpa34 s'associe au domaine N-terminal (entre les positions 63 et 119) de Rpa49. Cette fixation stabiliserait Rpa49. La délétion du domaine Nterminal de Rpa49 (rpa49-119,416) abolit l'association de Rpa34 avec l'ARN polymérase I. La mutation rpa34Δ ne provoque pas de défauts de croissance. Cependant Rpa34 devient indispensable avec top1Δ et avec rpa135-L656P ou rpa135-D398N deux mutants qui sont sensibles au mycophénolate. Néanmoins, ces défauts sont supprimés par la surexpression de Rpa49, renforçant ainsi l'idée que Rpa34 s'associe à Rpa49. Rpa49 est critique pour la fixation et la dissociation de Rrn3 lors des étapes d'initiation et d'élongation. rpa49Δ (ou la délétion du domaine conservé C-terminal dans le mutant rpa49 ::HIS3) diminue le recrutement de Rrn3 sur le promoteur. Cependant, cet effet est supprimé par la délétion du domaine N-terminal de Rpa43. Les mutants rpa49 sont également incapables de libérer complètement Rrn3 durant la transition entre l'initiation et l'élongation de la transcription. Le dimère Rpa49/Rpa34 facilite donc le recrutement de l'ARN polymérase I et la conversion de l'ARN polymérase I dans une forme compétente pour élongation.

La poly(ADP-ribose) polymerases consistant en une population hétérogène de polymères formés à partir du NAD. La poly(ADP-ribose) glycohydrolase est responsable de la dégradation du poly(ADP-ribose). Les activités enzymatiques de ces enzymes constituent un système de régulation pour différents sentiers métaboliques. En effet, l'interaction démontrée entre le pADPr et de multiples protéines a permis de confirmer un rôle de modulateur de nombreuses voies de signalisation tel que la réparation de l'ADN, apoptose, cycle cellulaire, surveillance de l'intégrité du génome, transcription et modulation de la chromatine. Ainsi, nous avons formulé l'hypothèse que le pADPr pourrait coordonner la réparation des lésions à l'ADN et la progression du cycle cellulaire avec la signalisation d'événement apoptotiques. Une approche efficace constituerait à identifier et caractériser les protéines (intermédiaires) associées au pADPr selon une logique temporelle. Les diverses actions du pADPr sur les processus biologiques dépendent (dans le cas de la majorité du pADPr, soit celui métabolisé par PARP-1) de la gravité des dommages induits à l'ADN. Par conséquent, il existe probablement des points de seuil faisant basculer les voies de signalisation de la réparation vers la mort cellulaire. Une approche réductionniste, dans ce type de problème, ne peut apporter des réponses satisfaisantes. L'utilisation de la protéomique quantitative semble être une approche plus appropriée. Un volet du travail présenté dans cette thèse visait à identifier des partenaires des PARP-1, PARP-2 et PARG dans le but de reconnaître les sentiers biochimiques qui pourraient inclure une composante de poly(ADP-ribosylation) dans leur régulation et définir des interactions fonctionnellement pertinentes. Par la suite, nous avons établi un réseau dynamique des complexes associés au pADPr en fonction du temps suivant un dommage alkylant induit par un stress génotoxique. Ainsi, certains événements modulés par le pADPr ont été analysés et cartographies. De plus, nous avons caractérisé un rôle novateur du pADPr dans la formation des granules de stress suite à un stress génotoxique. En conséquence, nos résultats ont permis d'édifier les premières bases pour la biologie des systèmes de la poly(ADP-ribosyl)ation en fournissant un répertoire d'interactions protéique exhaustif.

Le trypanosome est le parasite responsable de la maladie du sommeil chez l’homme et de la Nagana chez le bétail. Afin d’échapper au système immunitaire de son hôte mammifère, il remplace périodiquement la protéine VSG (Variant Surface Glycoprotein) présente en 10 millions d’exemplaires à sa surface. Ce mécanisme a pour nom la variation antigénique. Pour être exprimé, le gène de VSG (VSG) doit se trouver en fin d’un site d’expression (ES) particulier. Cet ES est polycistronique, télomérique et transcrit par une ARN polymérase de type ribosomique (Pol I). 20 à 40 ESs similaires et un millier de VSGs sont recensés dans le génome du trypanosome. Cependant, un seul ES est totalement transcrit (actif) et un seul VSG est exprimé. La variation antigénique est donc possible par deux mécanismes: soit l’activation d’un autre ES, soit le remplacement du VSG dans l’ES actif. La base de ce système est l’activation d’un seul ES à la fois (contrôle monoallélique). Au laboratoire, un modèle a été proposé où la transcription s’initie au niveau de tous les ESs mais n’aboutit au VSG que dans le cas de l’ES actif (Vanhamme et al., 2000). Dans ce cas uniquement, le transcrit primaire subit une maturation correcte (épissage et polyadénylation) et est exporté dans le cytoplasme. Etant donné que des transcrits Pol I subissent une maturation identique à des transcrits Pol II, la régulation s’effectuerait par recrutement d’une machinerie d’élongation/maturation de l’ARN de type Pol II (Pol II « RNA factory »). Cette dernière serait uniquement localisée au niveau de l’ES actif dans le compartiment nucléaire appelé ES body (Navarro and Gull, 2001). Durant cette thèse, diverses stratégies ont été élaborées pour tester la validité du modèle. La première visait à comparer l’état de maturation d’un ES en fonction de son activité. Nos résultats ont appuyé l’idée que les transcrits d’ESs ayant subi une maturation correcte provenaient préférentiellement de l’ES actif mais le(s) facteur(s) en quantité limitante ne permettant cette maturation qu’au niveau de l’ES actif doivent encore être identifiés. Le seconde stratégie analysait l’acétylation des histones ainsi qu’un éventuel attachement différentiel à la matrice nucléaire de l’ES suivant son activité. Le niveau d’acétylation d’un ES lorsqu’il est actif n’a pu être étudié. Des résultats préliminaires en faveur d’une association préférentielle de l’ES à la matrice nucléaire lorsqu’il est actif ont été obtenus. Enfin, nous avons cloné deux homologues d’un facteur général de la transcription appelé TFIIS. Ce dernier permet à la Pol de redémarrer lorsqu’elle est bloquée par un site de pause. Individuellement chacun de ces facteurs ne semble pas être essentiel au trypanosome. Cependant, un retard de croissance a été observé lorsque les deux facteurs sont invalidés dans la même lignée cellulaire. Ce phénotype particulier doit être caractérisé. En parallèle, nous avons envisagé de caractériser le complexe de la Pol I du trypanosome. Cette stratégie constituait la manière la plus simple de mettre en évidence un éventuel contact physique et/ou fonctionnel entre la Pol I transcrivant l’ES et la machinerie d’élongation/maturation de l’ARN de type Pol II « RNA factory ». 5 sous-unités du complexe ont été identifiées, associées à une protéine de fonction inconnue ainsi qu’à des histones. L’identification d’autres protéines associées au complexe constitue notre perspective principale. La phosphorylation de la plus grande sous-unité du complexe a été démontrée mais son rôle doit encore être élucidé.

Trypanosoma brucei est un parasite unicellulaire qui est transmis d’un hôte mammifère à l’autre par l’intermédiaire de la mouche Tsé-tsé. Au cours de son cycle de vie, il est donc confronté à des environnements extrêmement différents auxquels il s’adapte en modifiant, entre autres choses, ses antigènes de surface. Dans la mouche, l’antigène de surface exprimé est la PROCYCLINE alors que dans le sang des mammifères, l’antigène exprimé est le VSG. Ces protéines sont importantes pour l’adaptation du parasite à son environnement. L’objet de ce travail était de trouver des facteurs impliqués dans le contrôle de l’expression de ces antigènes de surface. Nous nous sommes donc intéressés aux mécanismes de transcription, impliqués dans la régulation de l’expression des gènes. Chez les autres eucaryotes, les gènes codant pour des protéines sont toujours transcrits par une ARN polymérase de type II (Pol II). Les ARN codant pour des protéines subissent en effet une maturation particulière (épissage et polyadénylation) et la machinerie enzymatique nécessaire à cette maturation est spécifiquement recrutée par la Pol II. Une particularité étonnante des gènes de PROCYCLINE et de VSG est qu’ils sont transcrits par une ARN polymérase de type I (Pol I) mais les transcrits résultants sont maturés comme s’ils étaient transcrits par la Pol II. L’hypothèse à la base de ce travail est que la régulation de l’expression des gènes codant pour la PROCYCLINE et le VSG s’effectue via le recrutement, au niveau de la Pol I, d’un/de facteurs normalement associé(s) à la Pol II. Nous avons donc tenté de trouver un lien entre les machineries Pol I et Pol II du parasite. Pour ce faire, nous nous sommes intéressés d’une part au facteur de transcription TFIIH et d’autre part à la machinerie de transcription Pol II du trypanosome. Le facteur TFIIH est un facteur de transcription qui interagit avec la Pol II mais aussi avec la Pol I chez d’autres eucaryotes. Il nous semblait donc être un bon facteur potentiel de lien entre les deux machineries de transcription. Nous avons dans un premier temps mis en évidence que six des dix sous-unités humaines de ce complexe ont des homologues chez le parasite et que au moins quatre d’entre elles forment un complexe. Nous avons ensuite montré que la présence de TFIIH est importante pour la transcription des gènes Pol II du parasite. Sa fonction dans la transcription des gènes Pol I devra être confirmée. Par ailleurs, nous avons caractérisé la composition du complexe Pol II du parasite ce qui nous permet de conclure que la composition globale de la Pol II du parasite est conservée par rapport à celle de l’homme et de la levure. Nous avons aussi montré que la sous-unité RPB5 qui interagit avec le complexe Pol II n’est pas la même que celle qui interagit avec le complexe Pol I. Le trypanosome possède en effet deux gènes codant pour deux isoformes de RPB5 (RPB5 et RPB5z) alors que la majorité des eucaryotes ne possèdent qu’un seul variant de cette protéine. Nous avons mis en évidence au cours de ce travail que chaque isoforme était spécifique d’un complexe de polymérase particulier. L’isoforme associée à la Pol II et à la Pol III ressemble à la protéine homologue présente chez l’homme et la levure, tandis que l’isoforme associée à la Pol I diverge de cette isoforme canonique. Le même phénomène a été mis en évidence pour la sous-unité RPB6. La présence d’isoformes divergentes spécifiquement associées à la Pol I du parasite pourraient être liées aux capacités qu’à cette holoenzyme de transcrire des gènes codant pour des protéines. Enfin, au cours de ce travail, nous avons montré que l’inhibition de la transcription Pol II perturbait l’expression spécifique de stade des gènes codant pour les antigènes de surface. Bien que le mécanisme sous-jacent reste inconnu, il est possible que l’inhibition de la transcription Pol II, créee artificiellement dans nos expériences, mime ce qui ce passe naturellement lorsque le parasite s’apprête à changer de stade.

Nombre de programmes ont été développés pour identifier des sites de fixation de facteurs de transcription. La plupart ne sont pas capables d’inférer des motifs composés de deux mots en autorisant une variation de leur espacement, caractéristiques des sites de fixation des sous-unités s de l’ARN polymérase (SFFS). Cette thèse vise à l’élaboration d’un algorithme prenant en compte toutes les connaissances biologiques structurelles de ces sites en vue de leur prédiction fiable. Nous présentons une nouvelle approche, SIGffRid (pour SIGma Factor Finder using R’MES to select Input Data), pour l’identification des SFFS qui compare deux génomes bactériens phylogénétiquement apparentés. La méthode analyse des paires de régions promotrices de gènes orthologues. Elle utilise la sur-représentation statistiquement dans les génomes complets comme critère de sélection des boîtes -35 et -10 potentielles. Des motifs composites conservés sont alors groupés en utilisant des paires de courtes graines, en autorisant la variabilité de l’espacement qui les sépare. Les motifs sont ensuite étendus suivant des considérations statistiques. Les plus significatifs sont retenus. Cet algorithme a été applique´ avec succès à la paire de génomes bactériens apparentés de Streptomyces coelicolor A3(2) et Streptomyces avermitilis. Nous démontrons que notre approche, combinant des critères statistiques et biologiques, parvient à prédire des SFFS, et abordons les améliorations envisagées. / Many programs have been developed to identify transcription factor binding sites. Most of them are not able to infer two-word motifs with variable spacer lengths, characteristics of RNA polymerase Sigma (s) Factor Binding Sites (SFBSs). The aim of this thesis is to design an algorithm taking into account the biological structural observations about these sites, in order to their relevant prediction. We describe a new approach, SIGffRid (SIGma Factor binding sites Finder using R’MES to select Input Data), to identify SFBSs by comparing two related bacterial genomes. The method performs a simultaneous analysis of pairs of promoter regions of orthologous genes. SIGffRid uses a prior identification of over-represented patterns in whole genomes as selection criteria for potential -35 and -10 boxes. These patterns are then grouped using pairs of short seeds, allowing a variable-length spacer between them. This is followed by motif extension guided by statistical considerations. Finally, statitically feasible and relevant motifs are selected. We applied our method to the pair of related bacterial genomes of Streptomyces coelicolor A3(2) and Streptomyces avermitilis. We demonstrate that our approach combining statistical and biological criteria was successful to predict SFBSs, and envisage ameliorations.

La poly(ADP-ribosyl)ation est une modification post-traductionnelle qui est stimulée en réponse à des dommages à l'ADN. Les poly(ADP-ribose) polymerases (PARPs) synthétisent des polymères branchés de poly(ADP-ribose) (PAR) qui peuvent se lier de manière covalente et non-covalente à des protéines jouant ainsi un rôle dans des processus tels que la progression du cycle cellulaire, la réparation de l'ADN, la stabilité de l'intégrité génomique et l'apoptose. Le cycle de dégradation du PAR induit aussi une variation des réserves en nucleotides comme le NAD+, l'ATP et l'AMP, influençant les voies énergétiques des cellules. Les techniques de « Matrix Assisted Laser Desorption Ionisation » (MALDI) et de quantification de nucleotides par colorimétrie, fluorométrie et HPLC ont été utilisées pour déterminer de nouveaux partenaires protéiques interagissant avec le polymère d'ADPr, par l'entremise d'interaction directe, covalente et non-covalente, ou par l'entremise d'interaction indirecte, via le cycle de synthèse/dégradation du PAR qui induit d'importants changements métaboliques cellulaires.

Les dommages directs induits à l'ADN par les radiations ultraviolettes (UV) sont éliminés grâce à la réparation par excision de nucleotides (NER). La poly(ADP-ribose) polymerase-1 (PARP-1) est une enzyme impliquée dans différentes voies de réparation de l'ADN. Notre laboratoire a montré que la PARP-1 était activée par les dommages directs dus aux UV et que son absence retarde significativement la réparation de ces dommages dans un gène rapporteur viral. Le but de ce projet était de déterminer si la PARP-1 affectait le NER de l'ADN génomique des cellules eucaryotes. Nous avons observé un délai dans la réparation des dommages directs à l'ADN causés par les UV dans les cellules eucaryotes n'exprimant pas la PARP-1. De plus, la PARP-1 immunoprécipite in vivo avec des protéines impliquées dans la phase de reconnaissance de ces dommages. Nos résultats montrent donc que la PARP-1 joue aussi un rôle dans le NER.

L'intégrité de l'ADN génomique humain est maintenue par des systèmes de réparation de l'ADN qui protègent les cellules des dommages causés par des agents environnementaux ou des lésions spontanées de l'ADN. Chaque cellule peut subir jusqu'à 10⁵ lésions par jour, y compris les cassures double-brin de l'ADN (CDB). La poly(ADPribosyl)ation (PARylation) est l'un des premiers événements de signalisation moléculaire survenant aux CDBs. Il est catalysé par les poly(ADP-ribose)polymérases (PARP) qui sont directement activées par ces lésions d'ADN. Le fait de ne pas générer de poly(ADP)ribosyl (pADPr) en réponse à des dommages à l'ADN par une inhibition chimique ou par l'absence de PARP-1 augmente la sensibilité cellulaire au stress génotoxique, indiquant que la pADPr elle-même est une molécule clé de signalisation des dommages à l'ADN. L'inhibition de l'enzyme de signalisation des dommages à l'ADN, la poly(ADP-ribose) polymérase-1 (PARP-1) est l'une des nouvelles thérapies les plus prometteuses contre le cancer. Les inhibiteurs de PARP sensibilisent les cellules cancéreuses aux agents endommageant l'ADN et tuent efficacement les cellules cancéreuses du sein, des ovaires et du pancréas déficientes en BRCA1 (Breast Cancer gene 1) et BRCA2 (Breast Cancer gene 2), ce qui suggère que les cellules déficientes en réparation des CDBs sont extrêmement sensibles à l'inhibition de PARP. Pourtant, les mécanismes sous-jacents à cette létalité synthétique entre le déficit de réparation du CDB et l'inhibition de PARP restent mal définis. Il y a un débat considérable sur le mécanisme par lequel l'inhibition de PARP tue les cellules déficientes en réparation de l'ADN, et le plein potentiel des inhibiteurs de PARP dans le traitement du cancer ne peut être obtenu que par une compréhension claire des voies de réponse aux dommages de l'ADN (DDR) aux CDB et comment ils sont affectés par les inhibiteurs de PARP. L'objectif général de ma thèse est d'étudier le rôle de PARP-1 dans la réparation DSB et d'identifier les interacteurs de PARP-1 qui jouent également un rôle dans ce processus. Les cellules eucaryotes réparent les CDBs par deux voies principales, la jonction d'extrémité non homologue (NHEJ) et la recombinaison homologue (HR). La HR est initiée par la liaison des CDBs par BRCA1 et le complexe MRE11-RAD50-NBS1 et des nucléases EXO1/DNA2 pour générer de l'ADN simple-brin, qui est ensuite utilisé par la recombinase RAD51 et le complexe BRCA1-PALB2-BRCA2. Une question clé dans notre domaine concerne les facteurs critiques pour réguler le choix de la voie CDB. HR est initiée à partir d'extrémités DSB hautement résectées, tandis que dans le NHEJ, la résection est empêchée par des facteurs de réparation clés incluant RIF1 et 53BP1. En utilisant des cellules déficientes en PARP-1, nous avons observé que deux inhibiteurs de la résection de l'ADN et des régulateurs de choix de voie, RIF1 et 53BP1, la formation de foyers induits par des dommages à l'ADN sont fortement altérés. Cela confirme notre hypothèse selon laquelle PARP-1 participe à la réparation du DSB en influençant la résection de l'ADN. Afin de mieux comprendre le mécanisme de résection et le rôle que PARP-1 y joue, nous avons identifié d'autres protéines qui interagissent avec PARP-1 et modulent ce processus. Pour ce faire, nous avons utilisé des données sur les protéines de liaison au pADPr générées à la fois dans notre laboratoire et celui de notre collaborateur Ted Dawson de Johns Hopkins. Les candidats sélectionnés à partir de ces listes ont été criblés pour identifier une seule cible qui démontrerait un phénotype similaire à la perte de PARP-1. Deux cibles initiales ont été explorées et finalement une seule protéine à doigt de zinc a été choisie comme cible principale. Nous devons relever la fonction de ce doigt de zinc en HR, dans l'espoir qu'il permettra de découvrir davantage les mécanismes de PARP-1 en résection. En résumé, cette thèse élucide le rôle de PARP-1 dans la résection de l'ADN et identifie une protéine à doigt de zinc non étudiée auparavant qui interagit avec PARP-1 et partage une fonction similaire à PARP-1 dans la résection de l'ADN. / The integrity of human genomic DNA is maintained by DNA repair systems that will protect cells from damage by environmental agents or spontaneous DNA lesions. Each cell can experience up to 10⁵ lesions daily, including DNA double-strand breaks (DSB)s. Poly(ADP-ribosyl)ation (PARylation) is one of the earliest molecular signalling events occurring at DNA DSBs. It is catalysed by poly(ADP-ribose) polymerases (PARPs) that are directly activated by those DNA lesions. Failure to generate pADPr in response to DNA damage by either chemical inhibition or absence of PARP-1 increases the cellular sensitivity to genotoxic stress, indicating that pADPr itself is a key DNA damage signalling molecule. Inhibition of the DNA damage signalling enzyme poly(ADP-ribose) polymerase-1 (PARP-1) is among the most promising new therapies in cancer. PARP inhibitors sensitize cancer cells to DNA damaging agents and efficiently kill BRCA1- and BRCA2-deficient breast, ovarian and pancreatic cancer cells, suggesting that cells deficient in DSB repair are exquisitely sensitive to PARP inhibition. Yet, the mechanisms underlying this synthetic lethality between DSB repair deficiency and PARP inhibition remain poorly defined. There is considerable debate about the mechanism through which PARP inhibition kills DNA repair-deficient cells, and the full benefit of PARP inhibitors in cancer therapy can only be achieved by a clear understanding of the DNA damage response (DDR) pathways to DSBs and how these are affected by PARP inhibitors. The overall aim of my PhD is to investigate the role of PARP-1 in DSB repair and identify interactors of PARP-1 which also play a role in this process. Eukaryotic cells repair DSBs by two major pathways, non-homologous end-joining (NHEJ) and homologous recombination (HR). HR is initiated by the binding of DSB by BRCA1 and the end resection of the DSB by MRE11 (and the associated NBS1, RAD50, CtIP, and EXO1) to generate single-stranded DNA, which is further processed by RAD51 and BRCA1-PALB2-BRCA2. A key question in our field regards which factors are critical for regulating the DSB pathway choice. HR is initiated from highly resected DSB ends, whereas in NHEJ, resection is prevented by key repair factors that include RIF1 and 53BP1. Using PARP-1-deficient cells, we have observed that two inhibitors of DNA resection and regulators of pathway choice, RIF1 and 53BP1, are strongly impaired in forming DNA damage-induced foci. This supports our hypothesis that PARP-1 participates in DSB repair by influencing DNA resection. In order to further understand the mechanism of resection and the role that PARP-1 plays in it we also aim to identify other proteins which interact with PARP-1 and modulate this process. To accomplish this, we made use of data on PAR binding proteins generated both in our lab and that of our collaborator Ted Dawson. The candidates selected from these lists were screened to identify a single target that would demonstrate a similar phenotype to PARP-1 loss. Two initial targets were further explored and finally a single zinc finger protein was selected as our primary target. We aim to characterize the function of this zinc finger in HR, in the hopes that it will further uncover the mechanisms of PARP-1 in resection. In summary this thesis elucidates the role of PARP-1 in DNA resection and identifies a previously unstudied zinc finger protein which interacts with PARP-1 and shares a similar function to PARP-1 in DNA resection.

L'ADN, support de l'information génétique, subit chaque jour de nombreuses attaques pouvant induire différents types de lésions. Que ce soit d'origine environnementale (agents chimiques), rayonnements ionisants) ou d'origine endogène (métabolisme de L'ADN, radicaux libres), chacun de ces agents peut provoquer des cassures simple ou double-brin dans la molécule d'ADN. Ces lésions doivent être détectées rapidement et réparées fidèlement, afin d'éviter d'engendrer une mutation pouvant déclencher une maladie telle le cancer, ou encore éviter de se transmettre à la descendance. Au cours de l'évolution, la cellule eucaryote a développé différentes voies spécifiques pour répondre à un stress génotoxique. Ainsi il existe un véritable réseau de surveillance et d'évaluation des dommages permettant à la cellule lésée de réparer l'ADN ou d'entrer en apoptose si les dommages sont trop importants. La poly(ADP-ribosyl)ation des protéines est une modification post-traductionnelle qui intervient rapidement dès qu'une cassure dans la molécule d'ADN est détectée. Le polymère est synthétisé à partir du NAD+ par une famille d'enzymes appelées PARP (poly(ADP-ribose)polymérase), dont le rôle principal est la maintien de l'intégrité du génome. Cette modification affecte les propriétés physico-chimiques ainsi que la fonction des protéines cibles. Celle-ci permet, entre autre, le recrutement des enzymes de réparation de l'ADN. Ce signal demeure toutefois transitoire, le polymère formé étant rapidement dégradé par la PARG (poly(ADP-ribose)glycohydrolase. Ce travail présente une analyse structurale de la PARP-3, un membre peu caractérisé de la famille PARP, ainsi qu'une analyse fonctionnelle de mutants de phosphorylation de la PARP-1 (premier article) qui montre que la phosphorylation du premier doigt de zinc de cette protéine altère son recrutement et sa persistance aux sites de cassure de l'ADN. Par ailleurs, de nombreuses évidences montrent que que la poly(ADP-ribosyl)ation des protéines peut survenir dans un contexte autre que les dommages à l'ADN, le second article présente les métabolismes qui peuvent être associés aux PARP-1 et 2 ainsi qu'à la PARG et monte un possible nouveau rôle biologique pour la PARP-1.

L’ARN polymérase (ARNP) est l'enzyme centrale d'expression des gènes. Toutes les formes de vie possèdent de l’ARNP. C’est un complexe protéique formé de plusieurs sous-unités responsables du processus de transcription qui aboutit à la synthèse de l’ARN à partir d’une matrice ADN. Les procaryotes possèdent un seul type d’ARNP responsable de la synthèse de tous les ARNs de la cellule, alors que les eucaryotes possèdent trois types d’ARNPs pour la synthèse des différents types d’ARNs.L’ARNP est la cible d’un grand nombre de protéines et de petites molécules de régulation dont certains antibiotiques utilisés en première ligne pour le traitement de diverses maladies infectieuses. La sous-unité sigma de l’ARN polymérase bactérienne est impliquée dans toutes les étapes de l'initiation de la transcription qui est le point crucial de l'expression des gènes. Les sous-unités sigma activent par exemple les gènes de virulence des bactéries pathogènes et sont impliquées dans la persistance qui est une forme de survie aux traitements antibiotiques.Ce projet a permis de déterminer le rôle de la sous-unité sigma de l'ARN polymérase bactérienne dans la résistance à la lipiarmycine (Fidaxomicin). Nous avons utilisé des approches biochimiques, biophysiques et génétiques pour l’étude de la dynamique des interactions ADN-protéine dans les complexes formés par l’ARN polymérase, l’antibiotique et de l’ADN des promoteurs.Les résultats de cette étude montrent que la sensibilité de l’ARNP dépend fortement de la structure de la région 3.2 de sigma et que les régions 1.2 et 3.2 de la sous-unité sigma sont impliquées dans la formation du complexe d’initiation de la transcription. Les mutations au niveau de ces régions affectent allostériquement l'action de la lipiarmycine en compromettant la formation du complexe ouvert. Ces résultats suggèrent que la conformation et la mobilité de la région 3.2 dépendent fortement de sa séquence. Ces travaux contribueront de manière significative à la compréhension des bases moléculaires de la résistance aux antibiotiques; Les approches méthodologiques développées pendant ce projet pourront être étendues à l'analyse d’autres antibiotiques ciblant l’ARNP bactérienne et à l’analyse des autres facteurs de transcription. / The RNA polymerase (RNAP) is the central enzyme for genes expression. All forms of life own RNAP. It is a multi-protein complex composed of several subunits responsible of the process of the transcription. The prokaryotes have only one type of RNAP responsible of synthesis of all RNAs in the cells, whereas eukaryotes have three types of RNAPs for the synthesis of the various types of RNAs.RNAP is the target of a large number of proteins and small regulatory molecules including antibiotics used the treatment of various infectious diseases. The sigma subunit of the bacterial RNAP is implicated in all steps of transcription initiation which is the crucial point of genes expression.For example some of the sigma subunits activate genes of virulence in pathogenic bacteria and are implied in the persistence which is a form of survival to the antibiotic treatments.This project aimed to explore the role of the sigma subunits of RNAP bacterial polymerase in resistance to the lipiarmycine (Fidaxomicin). We used biochemical approaches, biophysics and genetics for the study of the dynamic of the interactions DNA-protein in the complexes formed by RNA polymerase, the antibiotic and the promoter DNA. The results of our study show that sensitivity of RNAP to the drug strongly depends on the structure of the sigma region 3.2 and that the regions 1.2 and 3.2 of the sigma subunit are implied in the formation of the RNAP-promoter open complex. Mutations in these regions allosterically affected action of lipiarmycin by impairing the formation of the open complex.These results suggest that conformation and mobility of the region 3.2 depend on its sequence. The outcomes of our work could be used for development of new more effective drugs and could help to progress the studies of the fundamental mechanisms of the transcription.