Université PARIS 6 et Université PARIS 7 MASTER 2 - SPÉCIALITÉ "BIOPHYSIQUE" Proposition de Stage - Année 2012 – 2013 Sujet du stage (sous forme de titre court) : La réplication d'ADN chez les eucaryotes Laboratoire Nom du Responsable : Marie-Claude MARSOLIER-KERGOAT Affiliation administrative (CNRS, INSERM...) et n° l'Unité : Adresse précise du Laboratoire : CEA Laboratoire du métabolisme de l'ADN et réponses aux génotoxiques CEA/DSV/iBiTec-S/SBIGeM, bâtiment 144 91191 Équipe d'accueil des Doctorants Nom de l'équipe: Mécanismes de Surveillance de l'ADN Nom du Responsable : Marie-Claude Marsolier-Kergoat École Doctorale de rattachement : n°426 : GENES, GENOMES, CELLULES Responsable du Stage Nom : Arach Goldar Numéro de téléphone : 01 69 08 64 86 Numéro de télécopie : Adresse électronique : [email protected] Profil de l'étudiant(e) souhaité : Physique et/ou biophysique Renseignements complémentaires Perspectives de poursuite de thèse : Avec une bourse spécifique : X oui Non oui X Non si oui précisez : Laboratoire d'accueil (Unité CNRS, INSERM, etc..) : Nombre de chercheurs : 4 (dont Nombre d'enseignants- chercheurs : 2 dans l'équipe d'accueil) 0 (dont 0 dans l'équipe d'accueil) Nombre de "HDR" : 3 (dont 1 dans l'équipe d'accueil) Nombre d'ITA : 3 (dont 0 dans l'équipe d'accueil) Nombre de "post-docs" : 1 (dont 0 dans l'équipe d'accueil) Nombre de visiteurs étrangers : 0 (dont 0 dans l'équipe d'accueil) http://www.master.phys.upmc.fr/S_biophysique/ [email protected] Sujet de stage (et principales techniques) : L’ensemble des informations nécessaires pour le bon fonctionnement d’une cellule vivante est encodé sous forme d’un alphabet à 4 lettres dans un polymère appelé acide désoxyribonucléique (ADN). L’ADN est confiné dans un compartiment particulier de la cellule soit par un processus de séparation de phase (chez les procaryotes) soit par un barrière physique : le membrane nucléaire (chez les eucaryotes). L’ADN génomique est associé à tout instant à des protéines. Ces protéines sont en compétition pour interagir avec des séquences régulatrices. Chez les eucaryotes le complexe protéique le plus abondamment présent le long de l’ADN est appelé le nucléosome. Les nucléosomes confèrent à l’ADN une structure compacte tridimensionnelle appelée la chromatine. Pour pouvoir proliférer les cellules doivent se diviser de façon identique. Pour cela une copie de l’ADN de la cellule mère est transmise à la cellule fille. Ce processus de division (le cycle cellulaire) chez les eucaryotes comprend 4 phases : 1) la préparation de l’ADN à la duplication (phase G1), 2) la réplication complète d’ADN dans un temps fini (phase S), 3) le contrôle de l’ADN dupliqué et la préparation à la division cellulaire (phase G2) et 4) la division cellulaire (phase M). Nous étudions la phase S du cycle cellulaire chez les eucaryotes, nous utilisons comme système modèle la levure de boulanger, Saccharomyces cerevisiae. Ce dernier possède 16 chromosomes. La réplication de l’ADN commence de façon asynchrone à plusieurs loci chromosomiques appelés les « origines de réplication ». Le déclenchement d’une origine crée deux fourches de réplication qui progressent dans des sens opposés avec une vitesse constante. Quand deux fourches de réplication se rencontrent, elles fusionnent. La phase S est terminée une fois que l’ADN est entièrement dupliqué. Les connaissances actuelles permettent de décrire de façon détaillée les protéines intervenant durant la réplication de l’ADN. Cependant, les mécanismes qui régulent la réplication de l’ADN sont mal connus, par exemple : 1) comment l’ADN compacté sous forme de chromatine peut être dupliquer? 2) quels sont les facteurs qui influent sur le positionnement des origines de réplication et leur temps de déclenchement? 3) comment la cellule régule la réplication de son ADN en fonction de son environnement pour que le temps de la phase S soit fini? Nous proposons d’étudier les relations entre la structure de la chromatine et la réplication. Des travaux récents ont permis d’établir la probabilité spatiale de présence des nucléosomes le long du génome de Saccharomyces cerevisiae. Nous utiliserons la technique de peignage moléculaire pour détecter les origines de réplication et analyser leur répartition spatiale et temporelle. En, faisant une analogie entre la réplication de l’ADN et un phénomène de nucléation et de croissance à 1 dimension, nous utiliserons des concepts issues de la physique statistique à l’équilibre et hors équilibre pour explorer l'existence d'une relation entre la distribution spatio-temporelle des origines de réplication et la structure de la chromatine obtenu à partir des probabilité de présence des nucléosomes. Nous utiliserons des simulations numériques (Mont Carlo dynamique) pour vérifier la validité des relations obtenues en reproduisant la répartition spatio-temporelle mesurée des origines de réplication. Techniques mises en œuvre : Culture cellulaire, Peignage moléculaire, Analyse du signal Physique statistique Simulation numérique