IM-MS is a 2-D technique which provides separations based on ion shape (ion-neutral collision cross-section, Ω) and mass (m/z ratio). Ion structures can be deduced from the measured collision cross-section (Ωmeas) by calculating the collision cross-sections (Ωcalc) of candidates generated by molecular dynamics (MD) and compared with the experiment results. A database of Ωs for singly-charged peptide ions is presented. Standard proteins are digested using different enzymes (trypsin, chymotrypsin and pepsin), resulting in peptides that differ in amino acid composition. The majority (63%) of the peptide ion correlates well with the globular structures, but some exhibit Ωs that are significantly larger or smaller than the average correlation. Of the peptide ions having larger Ωs, approximately 71% are derived from trypsin digestion and most of the peptide ions that have smaller Ωs are derived from pepsin digestion (90%). We use computational simulations and clustering methods to assign backbone conformations for singly-protonated ions of the model peptide (NH2-Met-Ile-Phe-Ala-Gly-Ile-Lys-COOH) formed by both MALDI and ESI and compare the structures of MIFAGIK derivatives to test the ‘sensitivity’ of the cluster analysis method. Cluster analysis suggests that [MIFAGIK + H]+ ions formed by MALDI have a predominantly turn structure even though the low energy ions prefer partial helical conformers. Although the ions formed by ESI have Ωs that are different from those formed by MALDI, the results of cluster analysis indicate that the ions backbone structures are similar. Chemical modifications (N-acetyl, methylester, as well as addition of Boc or Fmoc groups) of MIFAGIK alter the distribution of various conformers, the most dramatic changes are observed for the [M + Na]+ ion, which show a strong preference for random coil conformers owing to the strong solvation by the backbone amide groups. Ωmeas of oligodeoxynucleotides in different length have been measured in both positive and negative modes. For a given molecular weight and charge state, Ωmeas of the oligodeoxynucleotide ions are smaller than those of the peptides, indicating their different packing efficiency. A novel generalized non-Boltzman sampling MD has been utilized to investigate the gas-phase ion conformations of dGGATC based on the free energy values. Theory predicts only one low-energy conformer for the zwitterionic form of dGGATC- while dGGATC+ ions have several stable conformers in both canonical and zwitterionic form in the gas phase, in good agreement with the experiment.

La GlnRS de Deinococcus radiodurans se distingue des autres GlnRS par la présence d'un appendice additionnel en C-terminal (C-ter). Celui-ci adopterait le même repliement que la famille de protéines YqeY de fonction inconnue et une région de la sous-unité GatB de l'AdT. Son architecture atypique, trouvée dans 4 organismes, corresponds à la fusion de protéine de la voie directe et indirecte d'aminoacylation des ARNt. La structure cristallographique de la GlnRS-Dr n'a pas permis de résoudre la région C-ter, la maille étant suffisamment large pour l'accommoder. Des analyses en RMN du C-ter isolé ont confirmé la présence d'une région majoritairement structurée. D'autres structures ont été résolues en présence de petits substrats (glutamine, analogues d'adénylate) ainsi que la forme tronquée en C-ter. Dans 2 cas, une conformation verrouillée unique du site actif a été mise en évidence. Des analyses structurales et fonctionnelles et les propriétés de l'empilement cristallin sont exposées.

Le facteur de transcription Staf et son orthologue humain ZNF143 sont impliqués dans l'activation de la transcription de gènes d'ARN non codants transcrits par l'ARN polymérase II et III et dans celle de 7 gènes de protéines. L'objectif de ma thèse était de caractériser de nouveaux gènes cibles de ce facteur chez l'homme. Par une approche bioinformatique couplée à des expériences de ChIP, nous avons montré qu'environ 10% des promoteurs de gènes de protéines humaines fixent hStaf/ZNF143. Ceci suggère que le site de liaison de hStaf/ZNF143 (SBS) est l'un des plus abondants dans les génomes de mammifères. En parallèle, nous avons étudié les promoteurs des gènes TFAM, BUB1B et SCARNA2 dans lesquels nous avons identifié des éléments conservés dont des sites SBS. Nous avons montré l'importance de ces éléments dans la transcription. Ces résultats mettent en évidence que Staf régule l'activité de gènes impliqués dans des processus cellulaires divers via des promoteurs à architectures variées.

Nous avons étudié une enzyme de Bacillus subtilis, YdiB, de fonction inconnue. Le gène, spécifiquement procaryote et décrit comme essentiel chez plusieurs espèces, fait de YdiB une cible de choix pour une future recherche d'antibiotiques. <br />Nous avons construit une souche délétée de ydiB dont la croissance est fortement réduite. Une faible activité ATPase a été mesurée, néanmoins spécifique de YdiB puisque la mutation d'un résidu conservé dans son site actif abolit quasiment toute l'activité. Différentes techniques ont révélé que YdiB était capable de former des oligomères, et des résultats similaires ont été observés pour YjeE, son homologue chez E. coli. L'addition de sels favorise le déplacement de l'équilibre vers le monomère, qui est plus actif que les multimères. Les formes dimériques ont été détectées par « cross-link » in vivo. Enfin, une recherche des partenaires cellulaires de YdiB suggère un rôle de la protéine lors d'une réponse à un stress, ou une interaction avec le ribosome.

L'épithélium intestinal est un tissu en perpétuel renouvellement. Ceci met en jeu des cellules souches adultes, localisées à la base des villosités dans les cryptes intestinales, qui donnent naissance à des progéniteurs prolifératifs. Le contrôle de la prolifération des cellules souches et des progéniteurs est un facteur clé du maintient de l'homéostasie du tissu. La principale voie de signalisation qui régule cette prolifération est la voie Wnt. <br />Les hormones thyroïdiennes (HT) agissent par l'intermédiaire de récepteurs nucléaires. Des travaux menés précédemment dans l'équipe ont montrés que TRα1 est le récepteur aux HT qui contrôle la prolifération des cellules des cryptes intestinales.<br />Durant mon travail de thèse j'ai montré l'importance de TRα1 et des HT dans le contrôle de l'expression de différents partenaires de la voie Wnt, ainsi que dans l'initiation de pathologiques hyperprolifératives de l'intestin chez la souris.

L'ARN interférence (ARNi) est un phénomène découvert en 1998 par lequel la présence d'ARN double brin au sein d'une cellule entraîne la dégradation d'ARN de séquence homologue. L'ARNi est effectué par un complexe ribonucléoprotéique contenant des petits ARN double brin et au moins une protéine de la famille Argonaute. Cette thèse a été consacrée à l'étude de l'ARNi chez le protozoaire Trypanosoma brucei. Nous avons d'abord défini les conditions d'utilisation de l'ARNi au niveau de la spécificité et de l'efficacité, paramètres qui ont servi à l'élaboration d'un logiciel permettant la sélection de l'ARN double brin pour les études fonctionnelles. Ensuite, nous avons recherché plusieurs gènes candidats codant pour des protéines participant à l'ARNi. Le meilleur d'entre eux, TbAGO1, appartient à la famille Argonaute et se caractérise par la présence d'un domaine supplémentaire, capable de lier les ARN. Il est essentiel pour l'ARNi chez le trypanosome. Sa délétion produit des défauts significatifs lors de la mitose et nous avons établi que l'ARNi contribue à la formation du fuseau mitotique et à la ségrégation des chromosomes. Un second phénotype observé en l'absence d'ARNi est la surexpression des ARN de deux types de rétroposons (rétrotransposons sans LTR), sans toutefois augmentation de leur activité de rétroposition. Les deux phénotypes sont indépendants l'un de l'autre. Nous avons ensuite démontré que la présence d'ARN double brin entraîne la destruction d'ARN cible de séquence homologue dans le cytoplasme mais peut aussi conduire à une extinction de la transcription du gène correspondant. Ce type de mécanisme pourrait non seulement contrôler l'expression des ARN des rétroposons, mais aussi celle des gènes dans lesquels ils sont insérés.

Depuis plusieurs années, des agents exogènes environnementaux, appelés perturbateurs endocriniens, sont soupçonnés d'interférer avec les fonctions essentielles de reproduction et de développement chez des nombreux organismes vivants. La caractérisation des effets toxiques de tels composés s'effectuent classiquement par l'évaluation de paramètres conventionnels dans le cadre d'études de toxicologie. Nous avons tenté d'évaluer le mécanisme d'action, au niveau moléculaire, par lequel un antiandrogène modèle, le flutamide, induit des effets toxiques sur l'appareil reproducteur mâle chez le rat, en nous aidant à la fois des techniques conventionnelles de toxicologie et des nouveaux outils « omiques » développés au cours de ce travail. Nous avons pu apprécier la valeur ajoutée apportée par ces approches transcriptomique et protéomique appliquées aux études conventionnelles de toxicologie.

Ma thèse porte sur l'étude fonctionnelle et structurale des partenaires de la réaction d'aminoacylation spécifique de la tyrosine dans la mitochondrie humaine. Contrairement à ce qui a été observé pour les autres systèmes d'aminoacylation, les réactions de charges croisées entre bactéries et archaea/eucaryotes sont impossibles suite à la nature différente de la première paire de bases de l'ARNtTyr. La tyrosyl-ARNt synthétase (TyrRS) mitochondriale humaine est la première TyrRS connue à ce jour qui s'affranchisse de la barrière d'espèces et qui ne discrimine pas les ARNtTyr en fonction de la nature de leur première paire de bases. La TyrRS mitochondriale est un homodimère de forme allongée susceptible de fixer l'ARNtTyr à cheval sur ses deux monomères. Elle se distingue des autres TyrRS par la présence de deux insertions à sa surface, l'une potentiellement impliquée dans la reconnaissance de l'ARNtTyr et l'autre qui pourrait constituer une zone d'interaction avec un cofacteur.

La microcine J25 (MccJ25) est un peptide antibactérien inhibiteur de l'ARN polymérase, produit par Escherichia coli AY25 selon la voie ribosomique. Sa structure tridimensionnelle en forme de lasso résulte du clivage d'un précurseur, McjA, et de la formation sur le peptide C-terminal résultant, d'une liaison amide Gly1-Glu8. Nous avons d'abord étudié le mode d'import de MccJ25 dans les bactéries et avons montré in vivo et in vitro qu'elle parasite un transporteur du complexe fer/ferrichrome, FhuA. Ainsi, MccJ25 se lie à FhuA avec un Kd de 1.2 µM, pour former un complexe de stœchiométrie 2:1. La boucle en épingle à cheveu béta définie par les résidus Val11-Pro16 de MccJ25 est nécessaire à cette étape de reconnaissance. Dans un second temps, nous avons étudié la biosynthèse de MccJ25. Nous avons montré par inactivation et complémentation de gènes que les deux protéines, McjB et McjC codées par le cluster génétique de la microcine, sont nécessaires au processus de maturation. McjA, McjB et McjC produites en système recombinant ont permis de montrer que McjB et McjC sont capables de catalyser la conversion de McjA (précurseur linéaire inactif) en MccJ25 dotée d'activité antibactérienne et structurée en lasso. L'étude des similarités de séquences de McjB et McjC indique que McjB serait responsable du clivage protéolytique de McjA et McjC de la formation de la liaison Gly1-Glu8.

Afin de mettre en évidence des signes génétiques et moléculaires d'irréversibilité de lésions prénéoplasiques bronchiques, pouvant améliorer le dépistage, la surveillance et la chimioprévention de patients fumeurs à risque, nous avons démontré la valeur prédictive de l'accumulation d'anomalies moléculaires dans les lésions prénéoplasiques et observé dans ces lésions une compétition sur leurs récepteurs communs les neuropilines 1 et 2 entre la Sémaphorine 3F, perdue précocement et dont le gène est un candidat suppresseur de tumeur proapoptotique, et VEGF, impliqué dans la progression et la migration tumorale, exprimé de façon croissante dans les lésions dysplasiques. Par ailleurs, la télomèrase, enzyme permettant le maintien de la taille des télomères et donc l'acquisition de l'immortalité, est ré exprimée précocement en réponse au raccourcissement télomérique et de façon croissante dans les dysplasies, parallèlement à l'inactivation des verrous du cycle cellulaire p16/Rb et p53.