THESE Présentée l'U F R des Sciences de la Vie et de la Terre de l'Université Louis Pasteur de Strasbourg pour obtenir le grade de Docteur de l'Université Louis Pasteur de Strasbourg par Aurélie LESCOUTE PHILIPPS Extraction de contraintes structurales partir de comparaisons de séquences et de structures tridimensionnelles d'ARN Soutenue le Février devant le jury composé de Mme Christine GASPIN Rapporteur externe M Brice FELDEN Rapporteur externe Mme Anne Catherine DOCK BREGEON Rapporteur interne M Alain KROL Examinateur M Eric WESTHOF Directeur de thèse

Aurélie Lescoute - Philipps

Description

Niveau: Supérieur
THESE Présentée à l'U.F.R. des Sciences de la Vie et de la Terre de l'Université Louis Pasteur de Strasbourg pour obtenir le grade de Docteur de l'Université Louis Pasteur de Strasbourg par Aurélie LESCOUTE-PHILIPPS Extraction de contraintes structurales à partir de comparaisons de séquences et de structures tridimensionnelles d'ARN Soutenue le 24 Février 2006 devant le jury composé de : Mme Christine GASPIN Rapporteur externe M. Brice FELDEN Rapporteur externe Mme Anne-Catherine DOCK-BREGEON Rapporteur interne M. Alain KROL Examinateur M. Eric WESTHOF Directeur de thèse

• extraction de contraintes structurales


• sciences de la vie et de la terre


• rapporteur externe


• comparaisons de séquences et de structures tridimensionnelles d'arn soutenue

Sujets

• Louis Pasteur University
• Felden
• Sciences de la vie et de la Terre
• SVT

Informations

• Publié par: profil-nechor-2012
• Publié le: 01 février 2006
• Nombre de lectures: 67
• Langue: Français
• Poids de l'ouvrage: 28 Mo

Extrait

THESE


Présentée à l'U.F.R. des Sciences de la Vie et de la Terre de
l'Université Louis Pasteur de Strasbourg


pour obtenir le grade de

Docteur de l'Université Louis Pasteur de Strasbourg

par



Aurélie LESCOUTE-PHILIPPS





Extraction de contraintes structurales à partir de
comparaisons de séquences et de structures
tridimensionnelles d'ARN










Soutenue le 24 Février 2006 devant le jury composé de :

Mme Christine GASPIN Rapporteur externe
M. Brice FELDEN Rapporteur externe
Mme Anne-Catherine DOCK-BREGEON Rapporteur interne
M. Alain KROL Examinateur
M. Eric WESTHOF Directeur de thèse
THESE


Présentée à l'U.F.R. des Sciences de la Vie et de la Terre de
l'Université Louis Pasteur de Strasbourg


pour obtenir le grade de

Docteur de l'Université Louis Pasteur de Strasbourg

par



Aurélie LESCOUTE-PHILIPPS





Extraction de contraintes structurales à partir de
comparaisons de séquences et de structures
tridimensionnelles d'ARN










Soutenue le 24 Février 2006 devant le jury composé de :

Mme Christine GASPIN Rapporteur externe
M. Brice FELDEN Rapporteur externe
Mme Anne-Catherine DOCK-BREGEON Rapporteur interne
M. Alain KROL Examinateur
M. Eric WESTHOF Directeur de thèse

Remerciements



Tout d'abord je souhaite exprimer ma profonde gratitude à mon directeur
de thèse le professeur Eric Westhof. Durant ces 5 années passées dans son
laboratoire et malgré les tâches nombreuses qui lui incombent, il a toujours été à
l'écoute. Il a su également par son enthousiasme et sa patience me faire
découvrir et apprécier les problématiques que cache la structure des ARN.


Je remercie le professeur Bernard Ehresmann de m'avoir acceuillie déjà en
stage de maîtrise puis en DEA et en doctorat dans l'unité UPR9002 qu'il a dirigée
jusqu'en janvier 2005.



J'exprime ma respectueuse reconnaissance à Mesdames les Docteurs
Christine Gaspin et Anne-Catherine Dock-Bregeon, Monsieur le Docteur Alain Krol
et Monsieur le professeur Brice Felden pour l'honneur qu'ils me font de juger
cette thèse.


Je remercie les collaborateurs avec qui j'ai eu la chance de travailler et
plus particulièrement Neocles Leontis.

Un grand merci aux membres de l'unité 9002 qui par leur expérience
m'ont aidé au cours de ce travail.


Je remercie tous les membres du laboratoire Westhof ; j'ai appris
beaucoup à leur côté. Je remercie très chaleureusement Rym et Pascal pour leur
soutien.


Merci aux collègues-du-labo-d'à-côté pour les discussions parfois
(souvent ?) pas scientifiques ...


Merci à mes chers amis-du-midi Aurélie, Boris, Michel et Simon. Nous nous
sommes soutenus en ces temps compliqués et nos moments m'accompagneront
longtemps.


Enfin, je remercie Michael, mon complice.
SOMMAIRE
1. INTRODUCTION GENERALE ........................................................................... 3
1.1. REPLIEMENT HIERARCHIQUE ET MODULAIRE DE L’ARN................................................. 3
1.2. NOMENCLATURE ET CLASSIFICATION DES APPARIEMENTS .............................................. 5
1.3. LES PAIRES DE BASES ISOSTERIQUES ET LES MATRICES D'ISOSTERIE................................ 8
2. RESULTATS ET DISCUSSIONS...................................................................... 13
2.1. LES MOTIFS ARCHITECTURAUX DE L’ARN ...............................................................13
2.1.1. Définitions et outils de classification ........................................................13
2.1.2. Interactions à longue distance................................................................21
2.1.3. Diagrammes des réseaux d’interactions...................................................27
2.1.4. Motifs en A mineur................................................................................41
2.2. UTILISATION DES MATRICES D'ISOSTERIE ..............................................................55
2.2.1. Introduction .........................................................................................55
2.2.2. Article 1 : " Recurrent structural RNA motifs, Isostericity Matrices and
sequence alignments" .....................................................................................57
2.2.3. Discussion ...........................................................................................99
2.2.4. Revue 1 : "The building blocks and motifs of RNA architecture" ................105
2.3. MODELISATION DES ELEMENTS PERIPHERIQUES DU RIBOZYME A TETE DE MARTEAU.............125
2.3.1. Introduction .......................................................................................125
2.3.2. Article 2: "Sequence elements outside the hammerhead ribozyme catalytic
core enable intracellular activity"....................................................................133
2.3.3. Article 3 : "Functional hammerhead ribozymes naturally encoded in the
genome of Arabidopsis thaliana" ....................................................................141
2.3.4. Discussion .........................................................................................151
2.4. CLASSIFICATION DES JONCTIONS TRIPLES ............................................................169
2.4.1. Introduction .......................................................................................169
2.4.2. Article 4 : "Topology of three-way junctions in folded RNAs" ....................175
2.4.3. Discussion .........................................................................................187
3. CONCLUSIONS ET PERSPECTIVES ............................................................. 191
4. ANNEXES................................................................................................... 199
4.1. MATERIEL ET METHODES ................................................................................199
4.1.1. Analyse comparative de séquence.........................................................199
4.1.2. Modélisation moléculaire......................................................................200
4.1.3. Revue 2: "Preparation and handling of RNA Crystals" ..............................202
4.2. REVUE 3 : "RIBOSWITCH STRUCTURES: PURINE LIGANDS REPLACE TERTIARY CONTACTS" ....225
5. BIBLIOGRAPHIE........................................................................................ 231
1
2 1. INTRODUCTION GENERALE

L'ARN joue des rôles biologiques divers et nombreux : support de
l'information génétique (ARNm, ARN génomique viral...), catalyseur de réaction
chimique (ribozyme à tête de marteau, RNase P, introns, ribosome ...) ou encore
régulateur de l’expression génétique ( ‘riboswitch’ ou interrupteur moléculaire).
La fonction biologique des ARN est déterminée de manière générale par leur
séquence, et, pour beaucoup d’ARN non codants, par leur structure
tridimensionnelle. Les différences d’architecture entre ARN et protéine sont
nombreuses. Il y a quatre types de monomères (les nucléotides), six angles de
torsion du squelette au lieu de deux dans les protéines et la structure de l’ARN
n’est pas organisée autour d’un cœur hydrophobe comme la majorité des
protéines. Le repliement est dicté essentiellement par deux principes tout
d’abord mis en évidence dans les structures de double hélices d’ADN et d’ARN :
liaisons hydrogène entre bases et empilement des bases. Il apparaît donc
essentiel de comprendre comment la structure primaire de l’ARN, une chaîne
primaire polyanionique de nucléotides, détermine sa structure fonctionnelle.
Dans ce travail de thèse nous n’avons pas abordé ce thème sous l’angle de la
cinétique du repliement, mais en considérant l’aspect modulaire et hiérarchique
de formation des différents motifs secondaires et tertiaires composant un ARN
structuré fonctionnel.

1.1. Repliement hiérarchique et modulaire de l’ARN

De nos jours, suite à de nombreuses expériences, il est admis que le
repliement de l’ARN est modulaire et hiérarchisé (Westhof & Michel, 1994a). Les
ARN structurés sont composés d’éléments structuraux récurrents et ubiquitaires.
La modulation de l’assemblage de ces différentes