Etude du mécanisme de la recombinaison homologue chez les rétrovirus

par Abdeladim Moumen

Thèse de doctorat en Biologie. Structure, fonction et ingénierie des protéines

Sous la direction de Henri Buc.

Soutenue en 2002

à Paris 11, Orsay .


  • Résumé

    Un des facteurs majeurs générant la variabilité génétique chez les rétrovirus est la recombinaison homologue. La recombinaison homologue est le résultat d'un transfert de la synthèse de l'ADN, au cours de la transcription inverse, d'un ARN génomique (ARN donneur) à l'autre ARN (ARN accepteur) présent dans le virion. Afin de disséquer le mécanisme de transfert de brin, nous avons développé un système expérimental qui permet d'étudier la recombinaison sur des séquences rétrovirales in vitro. Un tiers du génome du VIH-1 a été analysé et nous avons montré que des transferts de brin se produisaient fréquemment sur la plupart des séquences étudiées. Nous avons mis en évidence, pour la première fois, un rôle des régions avoisinantes sur la capacité recombinogène d'une région donnée. La capacité de recombinaison d'une séquence donnée est dépendante de la présence d'une structure en tige-boucle. Cette structure est plutôt requise sur l'ARN accepteur que sur le donneur. De plus, nous avons montré que la réaction de transfert est une réaction qui passe par un intermédiaire mono-moléculaire dans lequel un complexe constitué par la transcriptase inverse (RT), l'ARN donneur, l'ADN naissant et l'ARN accepteur se forme avant la réalisation du transfert. Sur la base de ces résultats, nous avons construit un modèle original du transfert de brin. Dans ce modèle, une hybridation de l'accepteur par sa structure tige-boucle sur l'ADN naissant permet de rapprocher l'accepteur du complexe RT/ARN donneur/ADN et d'exercer une contrainte mécanique sur l'ADN qui induit une perturbation de la transcription inverse sur le donneur et aboutit à un remplacement de celui-ci par l'accepteur. Il est bien connu que le repliement de l'ARN est impliqué dans plusieurs processus biologiques, nous avons montré qu'elle est aussi impliquée dans le phénomène qui participe à la génération de la variabilité génétique chez les rétrovirus: la recombinaison homologue.


  • Résumé

    Homologous recombination is one of the main factors generating genetic variability in retrovirus. Recombination results from a transfer, by the reverse transcriptase, of the DNA synthesis from a genomic RNA (donor RNA) to the other one (acceptor RNA) presents within the virion. In order to dissect the molecular mechanism of this phenomenon, we have developed a reconstituted in vitro system, which allowed us to study recombination on any retroviral sequence of interest. One third of the genome has been investigated and most regions analysed yielded a high degree of recombination. We have identified, for the first time, that recombination efficiency of a given sequence was dependent on its folding and namely on the presence of a stable hairpin. This hairpin structure was required to be present in the acceptor RNA. Furthermore, we have shown that the strand transfer reaction is an intramolecular process where the acceptor RNA is complexed to the nascent DNA before the transfer. Based on these results, we have proposed a model of recombination in which the acceptor RNA, by its hairpin structure, hybridises to the nascent DNA before the switch occurs. This hybridisation both allows the acceptor RNA to be in close proximity with the nascent DNA and disrupts the process of reverse transcription ongoing on the donor RNA, thereby leading to a displacement of the donor RNA from the polemerase active site and its replacement by the acceptor RNA. It is well known that the folding of the RNA is involved in several biological processes, we have now demonstrated that it is also involved in the process, which generates genetic variability in retrovirus: homologous recombination.

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Informations

  • Détails : 117 p.
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr. p.83-109.

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  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : M/Wg ORSA(2002)133
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