Frustration géométrique de l'ADN dense

par Luca Barberi

Projet de thèse en Physique

Sous la direction de Martin Lenz.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de École doctorale Physique en Île-de-France (Paris) , en partenariat avec Laboratoire de Physique Théorique et Modèles Statistiques (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2016 .


  • Résumé

    Ce projet traite de l'organisation spatiale de l'ADN au travers d'outils théoriques issus de la physique statistique et des polymères dans deux systèmes très différents, mais pourtant contraints par des principes physiques communs : les virus de bactéries et la cellule de mamifère. À court terme, nous nous consacrerons à l'interprétation d'observations expérimentales récentes sur la géométrie de l'empaquettement de l'ADN viral sous forme de tore. Dans ces assemblages à haute densité, la structure hélicoïdale des filaments d'ADN donne lieu à une frustration géométrique encore mal comprise qui pourrait jouer un rôle dans la cinétique de l'infection virale. À plus long terme, la compréhension quantitative des forces à l'œuvre dans les virus nous permettra de proposer un nouveau cadre générique pour comprendre la frustration géométrique dans les empaquettements de filaments hélocoïdaux. En parallèle, nous utiliserons les leçons apprises des virus pour appréhender la complexité présente au sein des cellules de mamifères. Nous proposerons en particulier les premiers modèles de motifs récemment mis en évidence dans l'organisation locale du génôme des mamifères. Au cours de ce projet nous collaborerons intimement avec les groupes de Françoise Livolant au Laboratoire de Physique des Solides (LPS — U. Paris-Sud) et de Daan Noordermeer à l'Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC — Gif-sur-Yvette).

  • Titre traduit

    Geometric frustration of dense DNA


  • Résumé

    This project tackles the spatial organization of DNA through theoretical tools from statistical and polymer physics in two very different systems nonetheless constrained by common physical principles: bacterial viruses and the mammalian cell. On the short run, we aim to interpret some recent experimental observations on the packing geometry of viral DNA in the shape of tori within viruses. In these dense assemblies, the helicoidal nature of the DNA filaments leads to an ill-understood geometrical frustration, which is suspected to influence the kinetics of viral infections. On the long run, the quantitative comprehension of the forces at work in viruses will allow us to propose a new generic framework to understand geometrical frustration in packed helical filaments. In parallel, lessons learned from viruses will also help us apprehend the complexity inside mammalian cells. In particular, we aim to model newly discovered features of the local organization of the mammalian genome for the first time. Throughout the project we will closely collaborate with two experimental groups lead by Fran ̧coise Livolant at Laboratoire de Physique des Solides (LPS — U.Paris-Sud) and Daan Noordermeer at Institut de Biologie Int ́egrative de la Cellule (I2BC — Gif-sur-Yvette).