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Développement d'une approche microfluidique pour l'étude de la cinétique de repliement de l'ARN / Development of a microfluidic approach to study the kinetics of folding of regulatory RNAGuedich, Sondes 29 June 2012 (has links)
Les riboswitches sont des modules structurés dans les régions 5’ (voire 3’) UTR des ARNm. Chaque riboswitch reconnaît spécifiquement un petit métabolite, ce qui provoque un changement de conformation et permet de moduler au niveau transcriptionnel ou traductionnel (voire par épissage alternatif) l’expression d’un gène impliqué dans la synthèse du métabolite.Ce travail portait sur la cinétique de repliement des domaines aptamères de deux riboswitches homologues liant la thiamine pyrophosphate (TPP), un régulant la transcription du gène thiC (E. coli) et l’autre régulant l’épissage alternatif du gène THIC (A. thaliana).La première approche utilisée (méthode cinétique classique par quenched-flow) consistait à sonder la structure des aptamères par des radicaux hydroxyles au cours du repliement initié par l’addition de TPP. Nous avons également développé (coll. avec A.Griffiths), une approche microfluidique visant à remplacer l’appareillage classique et, à terme, de le dépasser en permettant d’augmenter le nombre d’entrées pour l’étude de systèmes complexes. Nous avons aussi utilisé une méthode (kinITC) récemment développée au laboratoire qui permet d’obtenir des informations thermodynamiques et cinétiques inédites par microcalorimétrie isotherme.Nos résultats ont montré que l’aptamère bactérien se replie beaucoup plus vite que celui d’A. thaliana. Cependant, l’aptamère d’A. thaliana étudié dérivait de la forme sauvage (raccourcissement de l’hélice P3). Par comparaison avec d’autres travaux récents, nos résultats soulignent le rôle fondamental de P3 dans la cinétique de repliement. La méthode kinITC a aussi mis en évidence que le régime cinétique du fonctionnement global du riboswitch de E. coli n’est pas contradictoire avec une première étape de fixation du TPP sous régime thermodynamique.Les résultats obtenus avec la nouvelle méthode de microfluidique sont mitigés. Si nous avons pu reproduire le schéma de coupure de l’ARN lié au TPP obtenu par sondage chimique classique (valide ainsi la première étape de ce développement), la cinétique de repliement observée est plus rapide sans que nous en ayons pour le moment une explication satisfaisante. / Riboswitches are RNA modules found in the 5’-UTR of bacterial mRNA where they control gene expression at the transcriptional or translational level. They are occasionally found in the 3’-UTR where they control alternative splicing. Each riboswitch-controlled gene is involved in the biosynthetic pathway of a metabolite and a feedback loop is ensured by the specific binding of the metabolite.To study the folding kinetics of TPP-binding riboswitch aptamer domains from E.coli (regulating transcription of thiC) and from A. thaliana, (regulating alternative splicing of THIC) two different approaches were used. First, each aptamer structure was probed by hydroxyl radical footprinting during RNA folding triggered by TPP . We also developed (coll. with A. Griffiths) a microfluidic approach aimed at replacing the classical quenched-flow apparatus and, eventually, superseding it by giving access to more entries. We also used a method recently developed in our lab (kinITC), which gives access to rich kinetic and thermodynamic information from isothermal titration calorimetry.Our results showed that the E. coli aptamer folds much faster than its A. thaliana counterpart. However, the form that we used for the latter had a helix P3 shorter than that of the wt and, when compared with recent results, our results highlight the fundamental role of this helix in the kinetics of folding. It was also clear that, globally, the E. coli riboswitch is kinetically controlled but the kinITC method allowed us to show that this is not in contradiction with a thermodynamic control of the first TPP binding step.The results obtained with the microfluidic device are mitigated. We were indeed able to make the proof of concept of hydroxyl RNA probing on a microfluidic chip, but the kinetics of RNA folding appeared to be faster than that observed with the quenched flow. We are not yet able to propose an explanation for this strange fact.
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Measuring on main kinetic parameters of molecular catalyst for olefin polymerization using high-pressure-type quenched flow reactor / Mesure de sites actifs des catalyseurs moléculaires pour la polymérisation des oléfines en utilisant la technique Quenched FlowRanieri, Maria Maddalena Eleonora 18 June 2012 (has links)
Les catalyseurs Ziegler Natta pour la polymérisation des oléfines sont généralement obtenus par réaction entre un complexe de métal de transition avec un alkylaluminium ou un autre co-catalyseur. Généralement, pour le catalyseur Ziegler-Natta moléculaire, l'espèce active est un complexe cationique. Cependant, la coordination de l'oléfine sur l'espèce active peut concurrencer avec le métal alkyl, le solvant, ou le contre-ion qui se trouvent dans le milieu réactionnel. Par conséquent la détermination de la fraction des sites actifs est un des principaux défis dans le domaine des polyoléfines. Plusieurs méthodes ont été étudiées pour mesurer les sites actifs. La méthode la plus fiable est celle basée sur la mesure du nombre des macromolécules dans les premiers instants de la polymérisation. Cette méthode nécessite de travailler dans un régime contrôlé où les réactions de transfert de chaîne sont négligeables. Pour certains catalyseurs Ziegler-Natta qui polymérisent dans conditions « extrêmes » (très basses températures), ce régime contrôlé dure plusieurs minutes. Pour la plupart des catalyseurs le régime contrôlé dure quelque secondes ou fractions de secondes. Dans ces cases il faut appliquer une technique cinétique très rapide : le Quenched Flow. Cette technique a toujours été mise en œuvre pour travailler dans des faibles conditions expérimentales. Le réacteur Quenched Flow utilisé dans cet étude a été conçu pour mesurer la constante de propagation de chaîne et surtout la fraction des sites actifs [M*]/[M]. La première partie de cette thèse est dédiée à l'étude des catalyseurs métallocène. Le comportement de ces catalyseurs dans les premiers instants de polymérisation avec différents activateurs a été observé. Une description cinétique a été possible pour certains systèmes catalytiques. La partie finale de la thèse a été dédiée à l'étude des catalyseurs post métallocène. La fraction des sites actifs, [M*]/[M], est la constante de propagation de chaînes, kp, ainsi les principaux paramètres d'activation S‡ et H‡ pour le complexe Bis(cumyl)[ONNO]ZrBz2 activé en utilisant MAO/tBu2-PhOH ont été déterminés sur un large plage de températures. Pour le complexe [N-(3-tert-butylsalicylidene)-2,3,4,5,6 pentafluoroanilinato] titanium activé par le MAO un changement de régime cinétique a été observé à hautes températures / Ziegler-Natta catalysts are generally obtained by the combination of a transition metal complex with an alkylaluminium compound and possibly another co-catalyst. For molecular Ziegler-Natta catalyst, generally, the active species is a cationic compound. However, in regards to the actives species, the olefin may compete in the polymerization medium with other metal alkyl, the solvent or the counteranion. Thus, it is not an easy task to determine the total active metal site fraction which remains an important challenge in the field of polyolefins. Several methods have been developed to perform this measurement. Among these the most reliable one is rely on the determination of number of macromolecules formed initially, and it requires working in initial controlled regime where the chain transfer reactions are very limited. It should be possible to achieve the controlled regime for molecular catalyst for time going from several milliseconds to fraction of second. This means that technically demanding fast kinetic techniques such as quenched flow technique are necessary for the investigation of kinetic parameters of olefin polymerization catalysts. Up to now this technique has been only implemented in very mild conditions. Recently a stopped flow reactor operating at high temperature and high pressure has been developed in Lyon. In the present study, the usefulness of this reactor for measuring the chain propagation rate constant kp and the fraction of metal active site [M*]/[M] is assessed. In the first part of this work we have focused on the investigation of some metallocene-based catalysts. In particular, we have observed how these catalysts behave at initial stage of polymerization, when they are activated with different co-catalyst and in some case a kinetic description was also possible. The last part of this work was dedicated to kinetic study of some post-metallocene catalysts such as amine bisphenolate and (bis phenoxy-imine) -Zr and -Ti based complexes activated with MAO in a large range of polymerization temperatures. A successful kinetic investigation of Bis(cumyl)[ONNO]ZrBz2 complex activated with MAO/tBu2-PhOH has been performed which allowed the determination of [M*]/[M], kp and activation parameters such as H‡ and S‡. In the case of [N-(3-tert-butylsalicylidene)-2,3,4,5,6 pentafluoroanilinato] titanium dichloride activated with MAO an original changing in kinetic regime is reported by increasing the polymerization temperature
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