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Soutenance de thèse en microbiologie : Céline Ralec

"ADN polymérases et acides nucléiques endommagés chez les Archaea : Maintenance génomique et biotechnologies".

Les Archaea hyperthermophiles sont des micro-organismes particulièrement adaptés à la vie à très haute température. Les températures élevées sont responsables de la création de diverses lésions à l’ADN. Pourtant, le taux de mutations spontanées chez l’Archaea Sulfolobus solfataricus est proche de celui mesuré chez des organismes mésophiles. Ceci laisse suggérer que les Archaea doivent être équipées de mécanismes spécialisés efficaces dans la reconnaissance et réparation des dommages à l’ADN. La réplication de l’ADN est un mécanisme fonctionnellement conservé dans les trois domaines du Vivant assuré par des enzymes clefs, les ADN polymérases (Pols). A ce jour, chez Pyrococcus abyssi (Pab), deux familles de Pols ont été identifiées, une Pol réplicative de la famille B, présente dans les trois règnes du Vivant, et une Pol réplicative la famille D, spécifique de l’embranchement des Euryarchaea. Tous les membres de la famille B des Pols archéennes possèdent une signature structurale unique impliquée dans la reconnaissance spécifique des bases endommagées de l’ADN (uracile et hypoxanthine). Ce doctorat a permis de démontrer que cette cavité structurale pouvait également accommoder les bases canoniques de l’ADN (A, T, C, G) contribuant ainsi à la haute spécificité de ces enzymes. Des structures cristallographiques à très haute résolution de l’ADN polymérase B (PabPolB) en duplex avec des de l’ADN double brin ont permis d’identifier la présence d’un ion métallique divalent situé à proximité de cette poche de reconnaissance. Il a été suggéré que cet ion modulerait la reconnaissance des bases désaminées et le glissement de l’ADN polymérase au cours de la synthèse d’ADN. De plus, nous avons montré que les ions catalytiques divalents ont un rôle central dans la modulation des propriétés intrinsèques de PabPolB. L’ion calcium est utilisé par PabPolB pour mener à bien la synthèse d’ADN mais engendre des caractéristiques cinétiques différentes de celles conférées par l’ion magnésium universel. D’autre part, nous avons déterminé pour la première fois chez un organisme archéen hyperthermophile (Pab) la concentration intracellulaire en nucléotides (dNTPs et NTPs). Leurs concentrations sont relativement plus élevées que celles mesurées par exemple chez l’eucaryote Saccharomyces cerevisiae, suggérant qu’un mécanisme constitutif de réaction de protection à des agressions de l’ADN existe chez les Archaea. L’ensemble de ces résultats participe à la compréhension des mécanismes moléculaires qui régissent la maintenance de l’intégrité du génome et, donc, de la vie des organismes hyperthermophiles.

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(C) Pascale Lherminier / Ifremer