Search and Capture Model in different DNA Segregation processes

par Ludovic Brun

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de François Gallet et de François Nédélec.

Soutenue en 2011

à Paris 7 .

  • Titre traduit

    Le modèle de recherche et capture dans différents processus de ségrégation de l'ADN


  • Résumé

    La ségrégation des chromosomes chez les cellules eucaryotes et des plasmides chez les bactéries ont en commun une phase initiale de "recherche et capture" pendant laquelle des fibres explorent le volume de la cellule à partir d'une position spécifique. Schématiquement des polymères croissent à partir d'un point et essayent d'atteindre des cibles réparties dans un espace confiné. Etonnement, les fibres impliquées présentent un même type de dynamique. Nous présentons d'abord un modèle d'instabilité dynamique basée sur l'idée populaire que la croissance du polymère est permise par une coiffe à l'extrémité de la fibre. Le modèle inclut des interactions longitudinales entre les unités de monomère aux extrémités de chaque protofilament, et un 'sauvetage par effet cliquet'. Nous examinons ensuite le mécanisme de ségrégation des plasmides RI chez la bactérie. Des simulations basées sur les observations expérimentales existantes sont utilisées pour analyser les différentes étapes du processus et tester les différentes contributions et de la fasciculation des fibres. Nous montrons que le processus actif de ségrégation peut atteindre un niveau élevé de fidélité à un coût énergétique modéré pour la bactérie hôte. Enfin, nous étudions la phase de "recherche et capture" chez la levure bourgeonnante. Nous avons calculé la probabilité de capture d'un chromosome par microtubule et avons trouvé que des effets de confinement peuvent améliorer grandement. Des observations expérimentales réalisées supportent l'hypothèse selon laquelle les microtubules possèdent un certain degré de liberté de rotation à leur point d'ancrage avec le corps du pôle du fuseau.


  • Résumé

    Eukaryotic chromosome segregation and plasmid partitioning in bacteria share an initial phase of 'search and capture' during \ growing from a localized position probe the cell to find the DNA. In higher eukaryotes, the fibers are nucleated from the mien organizing center (MTOC), in yeast from the spindle pole body and in type II plasmid prokaryotic segregation they are bound ParC complex. Schematically, polymers grow from one point and try to reach targets distributed in a confined space. Remarkably the involved fibers exhibit the same kind of dynamic. We first study a model of dynamic instability based on the idea that a cap at the tip of the fiber maintains growth. The model longitudinal interactions between the terminal tubulins of each protofilament and 'gating rescues' between neighbouring protofilaments We also build a simulation to analyze the three-component segregation system of the RI plasmids in bacteria. We test the cont filament annealing or bundling during the segregation process. The effective cost of the RI plasmids segregation process for t calculated and we concluded that this active process is a cheap way to ensure DNA segregation compare to a passive mechanic. Finally we study the search and capture phase in budding yeast. We calculate the probability of capture per microtubule and find that confinement effects such as microtubule sweeping along the nuclear membrane can lead to an efficient mechanism. By live light microscopy experiments, we show that microtubules are able to pivot at their anchorage point within the spindle pole body, which dramatically reduced the search time.

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  • Détails : 1 vol. (116 fp.)
  • Annexes : 151 réf.

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  • PEB soumis à condition
  • Cote : TS (2011) 026
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