Les duplications jouent un rôle important dans l'évolution des protéines et sont à l'origine des répétitions intragéniques présentes dans environ 14% des séquences protéiques. Nous avons choisi d'étudier ces répétitions d'un point de vue évolutif. Pour cela, nous avons développé un programme, Swelfe, qui cherche les répétitions à la fois dans les gènes, les séquences d'acides aminés et les structures tridimensionnelles des protéines. Ce programme utilise le même algorithme de programmation dynamique à tous les niveaux et une représentation séquentielle des structures 3D. Les scores et les tests de significativité des répétitions obtenues ont été adaptés pour chaque niveau. Nous avons créé une banque contenant les séquences d'ADN et d'acides aminés correspondant aux structures de la PDB, et comparé Swelfe à DALI pour valider la méthode au niveau des répétitions structurales. Enfin, ce programme est disponible à http://bioserv.rpbs.jussieu.fr/swelfe. Swelfe a trouvé un nombre important de répétitions dans un ensemble non redondant de séquences nucléiques, séquences protéiques et structures tridimensionnelles, et environ 10% des protéines contiennent des répétitions à au moins un niveau. Cependant, le recouvrement des répétitions aux trois niveaux est assez faible et beaucoup de répétitions ne sont trouvées qu'à un seul niveau, ce qui confirme l'intérêt de cette étude sur les trois niveaux en parallèle L'étude des répétitions structurales longues montre qu'environ 30% de ces répétitions sont symétriques à 180°, comme le sont les deux éléments d'un homo-dimère. L'analyse de ces protéines indique que certaines pourraient effectivement remplacer des dimères.

Nous avons développé un algorithme de prédiction des résidus impliqués dans le noyau du repliement par des approches couplées. La prédiction des Most Interacting Residues (MIR) est associée aux méthodes d'analyse structurale par fragments, les Tightened End Fragments (TEF) et d'alignement multiple. Cet algorithme a été développé sur une banque de protéines à faible identité en séquence appartenant à une famille bien documentée, les immunoglobulines. Les résultats obtenus sont comparés à ceux produits par d'autres techniques similaires, mais aussi à ceux provenant d'études expérimentales. Comme résultat nous avons pu voir qu'il existe une bonne corrélation entre les résidus prédits par notre méthode et les données expérimentales. Dans une deuxième partie, nous avons généré une banque de multimères biologiques dans le but de développer un outil de prédiction de la structure quaternaire. La banque est validée par le programme DiMoVo utilisant la représentation des protéines par tesselation de Voronoï. Afin d'analyser les modes d'interaction entre domaines, les différents complexes ont été découpés en fragments par la méthode des Tightened End Fragments. Nous avons développé un algorithme permettant d'inclure chaque fragment dans un cylindre, afin de pouvoir caractériser le fragment par une hauteur et un rayon. Ces fragments ont ensuite été classés sur ces critères structuraux et les interactions de différentes classes de fragments au sein des interfaces protéines-protéines ont été comptabilisées. On observe que les classes ne sont pas utilisées de façon homogène dans les interactions protéines-protéines.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Le transport des molécules à travers les membranes est un processus cellulaire fondamental. Les transporteurs ABC (pour ATP-binding cassette) sont des protéines transmembranaires médiant le transport actif de substrats variés (peptides, ions, acides aminés, antibiotiques, etc). Le gène ATMI de Saccharomyces cerevisiae code pour un transporteur ABC de 690 acides aminés localisé dans la membrane interne de la mitochondrie. La protéine Atml est une proche homologue de la P-glycoprotéine impliquée dans la résistance aux agents anticancéreux. Il a été démontré qu'Atml est essentielle pour la croissance des cellules, procurant ainsi un phénotype idéal pour l'analyse fonctionnelle de ce transporteur. Nous utilisons une technique, appelée plasmid shuffling', basée sur l'échange de plasmides par contre-sélection d'un plasmide portant le marqueur de sélection URA3 en présence d'acide 5-fluoroorotique (5-F0A) pour étudier Atml. Nous avons construit une souche haploïde de S. cerevisiae dans laquelle la copie chromosomique du gène ATMI est excisée mais qui est viable grâce à la présence d'un plasmide URA3 portant une copie fonctionnelle du gène ATMI. Cette souche a été transformée avec une banque d'allèles mutés d'ATM1 portés par un plasmide LEU2 et criblée pour des mutants thermosensibles (ts) d'Atml après contre-sélection du plasmide URA3 sur 5-F0A. Trois mutants ts d'Atml ont été isolés et les mutations causant le phénotype ts ont été identifiées par séquençage de l'ADN. Des courbes de croissance de ces mutants ont été tracées, démontrant une croissance normale à température permissive mais un arrêt de croissance après quelques divisions à température restrictive. Nous avons produit des anticorps polyclonaux anti-Atml qui nous ont permis d'étudier la protéine de type sauvage et celle des trois mutants ts. Ces études ont révélé l'absence d'Atml seulement dans les mitochondries des mutants ts à température restrictive. D'autre part, des expériences de coimmunoprécipitation ont démontré qu'Atml forme des homodimères et que cette interaction est médiée par la partie C-terminale d'Atml, qui contient le domaine de liaison à l'ATP. Nos expériences ont donc permis d'identifier des acides aminés importants pour la fonction d'Atml ainsi qu'un domaine impliqué dans la structure quaternaire de ce transporteur.