Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

Université Paris VI - Pierre et Marie Curie Thèse Étude du décalage de phase de

Université Paris VI - Pierre et Marie Curie Thèse Étude du décalage de phase de lecture dans le génome de Saccharomyces cerevisiæ Présenté devant L’université Paris VI – Pierre et Marie Curie Pour obtenir Le grade de docteur Formation doctorale Physiologie et Génétique des Microorganismes École doctorale Logique du vivant : génome, cellule, développement Par Michaël Bekaert Soutenue le 18 novembre 2004 devant le jury composé de : Pr. B. Dujon Président Pr. C. Gaillardin Examinateur Pr. J.-P. Rousset Directeur de thèse Dr. M. Springer Examinateur Dr. C. Thermes Rapporteur Pr. E. Westhof Rapporteur tel-00007928, version 1 - 5 Jan 2005 tel-00007928, version 1 - 5 Jan 2005 Université Paris VI - Pierre et Marie Curie Thèse Étude du décalage de phase de lecture dans le génome de Saccharomyces cerevisiæ Présenté devant L’université Paris VI – Pierre et Marie Curie Pour obtenir Le grade de docteur Formation doctorale Physiologie et Génétique des Microorganismes École doctorale Logique du vivant : génome, cellule, développement Par Michaël Bekaert Soutenue le 18 novembre 2004 devant le jury composé de : Pr. B. Dujon Président Pr. C. Gaillardin Examinateur Pr. J.-P. Rousset Directeur de thèse Dr. M. Springer Examinateur Dr. C. Thermes Rapporteur Pr. E. Westhof Rapporteur tel-00007928, version 1 - 5 Jan 2005 tel-00007928, version 1 - 5 Jan 2005 Avant propos Michaël Bekaert i Étude du décalage de phase de lecture dans le génome de Saccharomyces cerevisiæ Avant propos Cette thèse a constitué une partie importante de mes quatre dernières années. De cette belle aventure académique, je retire le plaisir de m’être laissé guider par un sujet au gré des questions qui se sont posées à moi. Si les périodes d’hésitation et de découragement n’ont pas manqué, cette expérience de recherche sera toujours restée stimulante par sa diversité. Par ailleurs, on ne passe pas de 24 à 27 ans en un lieu sans en être profondément empreint, et j’ai la sensation que mes yeux se sont ouverts un peu plus grand au cours de ces années. Des multiples rencontres que j’ai pu faire et dont je ne mesure sans doute pas encore toute l’importance, je ressens la plus grande gratitude. Si une thèse ne porte qu’un nom, il s’agit bien d’une œuvre collective. Outre mes co-auteurs, plusieurs personnes reconnaîtront certainement le fruit de discussions que nous avons pu avoir. • Jean-Pierre Rousset m’a accueilli dans son laboratoire. Depuis lors, il n’a cessé d’être disponible pour m’écouter, discuter, m’aider et me suggérer des conseils sans jamais chercher à m’imposer ses points de vue ; • Les résultats que je présente proviennent du travail d’une équipe. Chacun de ses membres a participé à rendre son fonctionnement efficace, agréable et toujours amical. Plus particulièrement Isabelle Hatin, pour son épaule amicale, toujours prête à écouter mes états d’âme et mes difficultés scientifiques, ainsi que Céline Fabret, Laure Bidou, Marta Kwapisz (notre feu follet polonais), Agnès Baudin-Baillieu, Bruno Cosnier et Olivier Namy ; • Les discussions avec des collègues, entre deux portes, au fond du couloir ou quelquefois dans des réunions un peu plus structurées ont été scientifiquement essentielles. Merci à Alain Denise, Christine Froideveau, Bernard Prum et Michel Termier ; • Les remarques des membres de mon jury de thèse, Bernard Dujon, Claude Gaillardin, Mathias Springer, Claude Thermes et Eric Westhof, et leur gentillesse pour avoir accepté de participer à mon jury, ont été scientifiquement et humainement importantes pour moi ; • Enfin mes rapports stimulants avec mes condisciples Jean-Paul Forest et Hugues Richard ont été très précieux. tel-00007928, version 1 - 5 Jan 2005 Michaël Bekaert ii Étude du décalage de phase de lecture dans le génome de Saccharomyces cerevisiæ tel-00007928, version 1 - 5 Jan 2005 Michaël Bekaert iii Étude du décalage de phase de lecture dans le génome de Saccharomyces cerevisiæ Sommaire tel-00007928, version 1 - 5 Jan 2005 Michaël Bekaert iv Étude du décalage de phase de lecture dans le génome de Saccharomyces cerevisiæ tel-00007928, version 1 - 5 Jan 2005 Sommaire Michaël Bekaert v Étude du décalage de phase de lecture dans le génome de Saccharomyces cerevisiæ 1 Introduction ............................................................................... 3 1.1 La traduction ......................................................................3 1.1.1 Le ribosome ..........................................................................3 1.1.2 Modifications des ARN.............................................................4 1.1.3 La machinerie traductionnelle eucaryote ....................................6 1.1.3.1 L’initiation ..........................................................................6 1.1.3.2 L’élongation ........................................................................10 1.1.3.3 Le décodage........................................................................11 1.1.3.4 La translocation ...................................................................13 1.1.3.5 La terminaison.....................................................................15 1.1.3.6 Le recyclage........................................................................16 1.2 Le recodage ........................................................................16 1.2.1 Une alternative ponctuelle au code génétique .............................17 1.2.1.1 Le décalage de phase de lecture .............................................17 1.2.1.2 La redéfinition du code..........................................................17 1.2.1.3 Le saut de ribosome .............................................................17 1.2.2 Mécanique du recodage...........................................................18 1.2.3 Saut de ribosome...................................................................19 1.2.3.1 Site de saut de ribosome.......................................................19 1.2.3.2 Séquences cis des ARNm stimulant le saut de ribosome .............20 1.2.4 Translecture..........................................................................21 1.2.4.1 Site de translecture ..............................................................21 1.2.4.2 Quelques cas avérés .............................................................21 1.2.4.3 Séquences cis des ARNm stimulant la translecture.....................22 1.2.5 Incorporation de Sélénocystéine...............................................25 1.2.6 Incorporation de Pyrrolysine ....................................................28 1.2.7 Décalage de phase de lecture en +1 .........................................28 1.2.7.1 Site de décalage de phase de lecture en +1 .............................28 1.2.7.2 Séquences cis des ARNm stimulant le décalage en +1 ................30 1.2.8 Décalage de phase de lecture en -1 ..........................................31 1.2.9 Quelques exemples ................................................................32 1.3 Le décalage de phase de lecture en -1 .................................35 1.3.1 Séquence glissante ................................................................36 1.3.2 Structure secondaire ..............................................................36 1.3.3 Distance heptamère/structure secondaire ..................................38 1.3.4 Pause du ribosome .................................................................38 1.3.5 Modèle mécanistique ..............................................................40 1.3.6 Modèle temporel ....................................................................41 1.3.7 Facteurs interagissant avec la structure secondaire .....................41 1.3.8 État de l’art ..........................................................................42 1.3.9 Recherches Bioinformatiques ...................................................44 1.3.9.1 Hammell et al., 1999 ............................................................44 1.3.9.2 Lipdardt, 1999.....................................................................44 1.3.10 Décalages de phase de lecture identifiés....................................45 1.4 La problématique ................................................................46 tel-00007928, version 1 - 5 Jan 2005 Sommaire Michaël Bekaert vi Étude du décalage de phase de lecture dans le génome de Saccharomyces cerevisiæ 1.5 Références..........................................................................47 2 Résultats .................................................................................... 65 2.1 Raffinement du modèle .......................................................65 2.1.1 Résumé................................................................................65 2.1.2 Article..................................................................................67 2.1.3 Recherche de structures secondaires.........................................67 2.1.4.1 Méthodologie.......................................................................67 2.1.4.2 Résultats préliminaires..........................................................68 2.1.4.3 Le meilleur candidat .............................................................69 2.2 Caractérisation de sites viraux et de l’influence du site E .....69 2.2.1 Résumé................................................................................69 2.2.2 Article..................................................................................70 2.2.3 Complément d’informations .....................................................71 2.3 Recherche de sites de recodage par une approche sans a priori ..........................................................................................73 2.3.1 Résumé................................................................................73 2.3.2 Article en préparation .............................................................73 2.3.3 Complément d’informations .....................................................73 2.4 Références..........................................................................75 3 Implémentation .......................................................................... 79 3.1 Préambule ..........................................................................79 3.2 phpLabDB ...........................................................................80 3.2.1 Résumé................................................................................80 3.2.2 Article soumis .......................................................................80 3.2.2 Disponibilité..........................................................................81 3.3 GenRecode ..........................................................................81 3.3.1 Structuration des données.......................................................81 3.3.2 Présentation technique ...........................................................82 3.3.2 Extraction des séquences ........................................................82 3.3.4 Analyse des séquences ...........................................................83 3.3.5 Visualisation des résultats .......................................................84 3.4 Références..........................................................................85 4 Discussion et perspectives .......................................................... 89 4.1 Les sites de décalages .........................................................89 tel-00007928, version 1 - 5 Jan 2005 Sommaire Michaël Bekaert vii Étude du décalage de phase de lecture dans le génome de Saccharomyces cerevisiæ 4.1.1 Nouveaux sites ......................................................................89 4.1.1.1 Saccharomyces cerevisiæ ......................................................90 4.1.1.2 Autres organismes ...............................................................91 4.1.2 Multicritères..........................................................................91 4.1.3 Conclusion ............................................................................92 4.2 Dynamique du ribosome ......................................................92 4.2.1 Stimulateurs .........................................................................92 4.2.2 Vision intégrée ......................................................................93 4.3 Perspectives .......................................................................94 4.4 Références..........................................................................95 5 Annexes ..................................................................................... 97 5.1 Article 1..............................................................................99 5.2 Article 2..............................................................................111 5.3 Article en préparation .........................................................121 5.4 Article soumis .....................................................................149 tel-00007928, version 1 - 5 Jan 2005 Michaël Bekaert viii Étude du décalage de phase de lecture dans le génome de Saccharomyces cerevisiæ tel-00007928, version 1 - 5 Jan 2005 Michaël Bekaert 1 Étude du décalage de phase de lecture dans le génome de Saccharomyces cerevisiæ Introduction tel-00007928, version 1 - 5 Jan 2005 Michaël Bekaert 2 Étude du décalage de phase de lecture dans le génome de Saccharomyces cerevisiæ tel-00007928, version 1 - 5 Jan 2005 Introduction Michaël Bekaert 3 Étude du décalage de phase de lecture dans le génome de Saccharomyces cerevisiæ 1 Introduction 1.1 La traduction 1.1.1 Le ribosome 1.1.2 Modifications des ARN 1.1.3 La machinerie traductionnelle eucaryote 1.2 Le recodage 1.2.1 Une alternative ponctuelle au code génétique 1.2.2 Mécanique du recodage 1.2.3 Saut de ribosome 1.2.4 Translecture 1.2.5 Incorporation de Sélénocystéine 1.2.6 Incorporation de Pyrrolysine 1.2.7 Décalage de phase de lecture en +1 1.2.8 Décalage de phase de lecture en -1 1.2.9 Quelques exemples 1.3 Le décalage de phase de lecture en -1 1.3.1 Séquence glissante 1.3.2 Structure secondaire 1.3.3 Distance heptamère/structure secondaire 1.3.4 Pause du ribosome 1.3.5 Modèle mécanistique 1.3.6 Modèle temporel 1.3.7 Facteurs interagissant avec la structure secondaire 1.3.8 État de l’art 1.3.9 Recherches Bioinformatiques 1.3.10 Décalages de phase de lecture identifiés 1.4 La problématique 1.5 Références 1.1 La traduction Comme le suggèrent les théories actuelles, le monde vivant aurait basculé d’une composition essentiellement ARN à une composition mixte, où le vivant dépend de la combinaison acides nucléiques / protéines. Cette étape a exigé l’apparition d’une machinerie moléculaire, le ribosome, permettant le transfert, par traduction, de la majorité des capacités catalytiques des ARN aux protéines, laissant aux premiers les propriétés de tel-00007928, version 1 - 5 Jan 2005 Introduction Michaël Bekaert 4 Étude du décalage de phase de lecture dans le génome de Saccharomyces cerevisiæ support génétique. Cependant l’intégrité des protéines, et ainsi des fonctions cellulaires, exige une étape de traduction du code plus fiable que ne le permettent les simples réactions physico-chimiques concernées. La traduction est l’étape de l’expression génique la plus coûteuse en énergie, puisque dans le cas de uploads/Litterature/ tel-00007928.pdf