Thème : Auto-assemblages à l’échelle moléculaire, interactions acides nucléiques/protéines et cytosquelette/protéine
Grâce aux développements de ces 10 dernières années, la manipulation de molécules individuelles (protéines, acides nucléiques, complexes moléculaires) par pinces optiques ou magnétiques permet d’accéder à la description extrêmement fine de l’interaction entre l’ADN et les complexes protéiques (transcription, réparation, translocation, remodelage de la chromatine, etc….). Les enjeux actuels sont d’étendre ce type d’approche à des systèmes in vitro complexes tels que l’interaction ARN-protéines (ribosome, assemblage viral, pore nucléaire) ou l’interaction cytosquelette-protéines (régulation de la dynamique des filaments par les protéines associées, nucléation/branchage). Pour cela, il est nécessaire de coupler ces mesures de nano-mécanique à l’imagerie haute résolution (AFM, microscopie TIRF, super-résolution optique). La visualisation à haute résolution spatiale (~ 1 nm) de comportements dynamiques (1 ms – 1 s) à l’échelle de la molécule individuelle permet en outre aujourd’hui d’aborder les problèmes de recherche de cible dans la cellule, la détection de fluctuations conformationelles, ou encore l’étude des phénomènes hors d’équilibre (transport, bruit transcriptionnel) qui nécessitent le développement de nouvelles modélisations issues de la physique statistique hors d’équilibre.
Si ces méthodologies de nano-manipulation permettent d'accéder à des informations très précises sur les caractéristiques des interactions entre les protéines et les macro-complexes biologiques, il est aussi utile d'étudier ces mêmes interactions dans le contexte cellulaire. Différentes méthodologies comme le retour de fluorescence après photoblanchiment (FRAP), la spectroscopie de corrélation (croisée) de fluorescence (FC(C)S) ou le transfert résonant d'énergie de fluorescence (FRET) sont particulièrement bien adaptées à la caractérisation quantitative de ces interactions à différentes échelles spatio-temporelles et directement en cellules ou en tissus vivants. Plusieurs équipes appartenant au GDR ont recours à ce type d'approches dont l'intérêt majeur réside dans la possibilité d'étudier la dynamique des assemblages biologiques directement au sein de l'environnement complexe de la cellule, permettant ainsi la prise en compte de paramètres difficiles à reproduire via des approches in-vitro comme notamment l'encombrement macromoléculaire ou l'environnement multi-échelle quasi "fractale" au sein duquel évoluent les molécules étudiées. L'étude des interactions entre protéines et chromatine est un exemple particulièrement frappant de l'intérêt de ce type d'approches. En effet, il semble que l'architecture spatiale complexe décrite par la chromatine soit un élément important de la régulation des interactions protéine/acides nucléiques.
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