Caractérisation et modélisation de structures nucléiques auto-assemblées fonctionnalisables

La these a pour objet l’analyse de mecanismes d’assemblage permettant la creation de structures auto-assemblees a base d’ADN, fonctionnalisees par des proteines. Les PDNA sont des molecules synthetiques associant de maniere covalente une sequence d’ADN et un module proteique. Bases sur le domaine hemique du cytochrome b5, les PDNA presentent des proprietes d’absorption optique dependant de l’etat d’oxydoreduction. Pour comparer leurs proprietes d’assemblage a celles des ADN correspondants, differentes briques ont ete assemblees en ensembles finis ou ouverts. Un premier chapitre developpe des approches experimentales et de modelisation pour caracteriser les parametres controlant ces assemblages dans le cas des ADN. Un second chapitre transpose ces approches aux assemblages de PDNA afin de mettre en evidence l’influence des domaines proteiques. Dans les deux cas, les travaux sont menes a la fois a un niveau macroscopique et de molecule unique par AFM classique ou a haute vitesse. Une troisieme partie vise a comprendre comment ces assemblages peuvent etre multiplexes sur des puces au sein de matrices poreuses de dextran. Nous avons modelise l’influence de la matrice sur l’assemblage et utilise ces modeles pour definir les relations entre observables et parametres microscopiques. Une derniere partie vise a lever les limitations (pieges d’assemblages) mises en evidence dans les reactions sous controle cinetique. Nous avons developpe des assemblages dans des conditions douces et controlees par le pH impliquant des structures ADN en motifs-i. Leur mecanisme de formation et de polymerisation en suprastructures a ete etudie en combinant biochimie et analyse structurale par AFM.