Approches Bioinformatiques Et Structurales Des Replicases Virales Francois Ferron
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Approches bioinformatiques et structurales des replicases virales Francois Ferron To cite this version: Francois Ferron. Approches bioinformatiques et structurales des replicases virales. Autre [q-bio.OT]. Université de la Méditerranée - Aix-Marseille II, 2005. Français. tel-00010419v1 HAL Id: tel-00010419 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00010419v1 Submitted on 5 Oct 2005 (v1), last revised 7 Oct 2005 (v2) HAL is a multi-disciplinary open access L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est archive for the deposit and dissemination of sci- destinée au dépôt et à la diffusion de documents entific research documents, whether they are pub- scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, lished or not. The documents may come from émanant des établissements d’enseignement et de teaching and research institutions in France or recherche français ou étrangers, des laboratoires abroad, or from public or private research centers. publics ou privés. Université de la Méditerranée Aix- Marseille II Faculté des Sciences de Luminy THESE DE DOCTORAT Ecole Doctorale des Sciences de la Vie et de la Santé Présentée par François-Patrice FERRON en vue d’obtenir le grade de docteur de l’Université de la Méditerranée Approches bioinformatiques et structurales des réplicases virales Soutenance soutenue le 04 février 2005 devant la commission d’examen: Pr Jean-Louis ROMETTE Président de Jury Dr Olivier POCH Rapporteur Dr Félix REY Rapporteur Dr Denis GERLIER Examinateur Dr Sonia LONGHI Co-Directeur de thèse Dr Bruno CANARD Directeur de thèse 1 Ils ne savaient pas que c'était impossible, alors ils l'ont fait. Mark Twain 2 Remerciements Je tiens à remercier vivement les membres du jury, M. Olivier Poch, M. Félix Rey, M. Denis Gerlier et M. Jean-Louis Romette pour l’honneur qu’ils me font de juger cette thèse. Je tiens à remercier la Commission de la Communauté Européenne pour son soutien financier dans le cadre des programmes VirRNADrugPolTarget et SPINE. Je remercie Christian Cambillau et Bernard Henrissat de m’avoir accueilli au sein du laboratoire et soutenu toutes ces années. Je voudrais exprimer ma gratitude à Bruno Canard pour m’avoir accueilli dans son équipe, pour sa confiance, sa compréhension, son encadrement et tous ces morceaux de musiques partagés. Merci Bruno, j’ai apprécié le degré de liberté que tu m’as laissé tout en étant là quand j’en avais besoin ! Ma reconnaissance va également à Sonia Longhi pour son encadrement, sa patience (dont j’ai si souvent abusé), sa gentillesse, sa disponibilité, son sens pédagogique et son aide constante. Cela été un réel plaisir de travailler avec toi ! Joelle Boretto pour son aide, ses conseils et sa bonne humeur constante qui donne la pêche. Joelle surtout ne change pas. Corinne Rancurel pour sa gentillesse, sa disponibilité et sa patience pendant ces années durant lesquelles elle a dû me subir. Corinne, sans toi rien n’aurait été possible ! David Karlin pour ses milliers d’idées (qui fusent dans tous les sens), pour son enthousiasme, sa disponibilité, sa volonté pédagogique et son soutien. Barbara Sélisko pour sa gentillesse, sa disponibilité, son soutien pendant ces quatre années et pour toutes les discussions passionnées et passionnantes qu’on a eu. Karine Alvarez pour sa disponibilité, son soutien, son sourire et son enthousiasme fantastique. Kenth Hallberg (précédemment Johansson) pour tous nos moments de travail et les autres … . Jean-Marie Bourhis pour son soutien, son humour, sa bonne humeur et sa vivacité d’esprit. Ce fût un plaisir de partager tous ces moments qui resteront gravés dans ma mémoire (je vais acheter un bloc de marbre au cas où !). Un grand merci à Isabelle Imbert pour son aide, son dynamisme, sa joie de vivre, et son soutien constant. Toute cette bonne humeur qui fait s’envoler les 3 soucis, Isa change pas ! Je remercie Céline De Michelis pour son soutien et sa gentillesse au cours de ces années, bonne chance pour la suite. Claire Debarnot pour son humour, et son dynamisme. Marie-Pierre Egloff pour son soutien constant au cours de ces quatre années et son encadrement précieux au synchrotron. Hélène Dutartre pour ses conseils et sa disponibilité. Jean-Claude Guillemot pour son aide et ses conseils. Delphine Benarroch, pour sa disponibilité et sa gentillesse tout au long de cette thèse. Antoine Frangeul pour son soutien, je suis sûr que bientôt tu vas avoir la main verte pour faire pousser les cristaux ! Cécile Bussetta pour son soutien, sa vivacité d’esprit, sa disponibilité et ces longues discussions. Karine Barral pour sa gentillesse et sa disponibilité. A tous ceux qui sont et sont passés dans le bureau 8, merci pour tous ces moments, vous avez contribué à changer cette sombre pièce en bureau convivial. Valérie Campanacci pour son aide précieuse au cours de cette dernière année. Merci à toute l’équipe de glycobiologie du laboratoire de nous avoir parrainé et aidé dans cette aventure. Je remercie tous les membres de l’équipe, passés ou présents. Jean-Louis, Karine, Boulbaba, Jérôme, Magali, Coralie, Marielle, Ling, Nadia, Deborah, Fred, Philippe. Merci à tous pour votre bonne humeur. Merci à Eric Blanc, Philippe Cantau, Luciana de Stéphanis, France Chassary, Aurore, pour leur gentillesse et efficacité. Merci à toutes les personnes de la plateforme SPINE, qui m’ont aidé et gentiment accueilli parmi eux. Merci à Jérôme Courcambeck pour son soutien et son aide. Merci à Emmanuel Courcelle et Patrice Gouet qui pour leurs aides. Merci, pour leurs encouragements, et leur soutien indéfectible Jean-Christophe, Sandrine, Jean-Bernard, Latifa, Jérôme, Céline, Fabienne, Olivier, Raphaël, Cent, Emir, Anne, Emeline, David, Maria, Jean-Pierre, YoYo, Valérie, Marie. Toutes ces tranches de vie ou folles soirées ne seront jamais oubliées, c’est que du bonheur et le plus beau reste à venir !!! Merci, à Rofia pour son soutien et ses encouragements ! Merci à ma famille pour son soutien inconditionnel. Vous avez partagé tous ces moments d’excitations scientifiques et les passages à vides. Ce travail vous est dédié… 4 Liste des Abréviations aa Acide aminé Å! Angström ADN Acide désoxyribonucléique ARN Acide ribonucléique ATP Adénosine tri phosphate BLAST Basic Local Alignment Search Tool. (Altschul et al.) : Algorithme de comparaison de séquences utilisé pour effectuer des recherches dans les banques en utilisant des alignements locaux. BLOSUM Matrice de substitution dans laquelle les valeurs sont dérivées de l'observation des fréquences de substitution dans des familles de protéines alignées. C Protéine de Capside C-terminal Carboxy-terminal DC Dichroïsme Circulaire Dis Désordonné DLS (Dynamic light Scattering) Diffusion dynamique de la lumière E-value (Expect value) Nombre d’alignements différents ayant un score égal ou supérieur S que l'on peut espérer trouver par hasard dans les banques. Plus la E-value est basse, plus le score est significatif (BLAST). F Protéine de Fusion FASTA premier algorithme de recherche de similarité couramment utilisé. GTP Guanosine triphosphate H Protéine d’attachement HCA (Hydrophobic Cluster analysis) Analyse des amas hydrophobes HD Domaine hydrophobe Indels Espace introduit dans un alignement pour contre balancer une insertion dans une autre séquence. kb Kilo bases kDa Kilo Dalton L Protéine L incluant la polymérase et une méthyltransférase M Protéine de Matrice Mb Mega bases MD Domaine de multimérisation N Nucléoprotéine NCBI National Center for Biotechnology Information NS Protéine non structurale N-terminal Amino-terminal NTP Nucléotide triphosphate OMS Organisation Mondiale de la Santé P Phosphoprotéine PAGE Poly Acrylamide Gel Electrophoresis PAM (Percent Accepted Mutation) Unité introduite par Dayhoff pour quantifier les changements dus à l'évolution dans une séquence protéique. PSI-BLAST (Position-Specific Iterated BLAST) : algorithme permettant une recherche itérative en utilisant BLAST. P-value Probabilité qu'un alignement apparaisse avec un score égal ou supérieur à un score donné. Les P-value les plus significatives sont celles proches de zéro. Les P-values et les E-values diffèrent dans la manière de représenter la significativité de l'alignement. RN Réseaux neuronaux Se Score élémentaire SeV Virus de Sendai Sp Score de pénalité SRAS Syndrome Respiratoire Aiguë Sévère TM Domaine transmembranaire UNK Domaine inconnu VSV Virus de la Stomatite Vésiculaire 5 Résumé La virologie bénéficie de plus en plus du développement de la bioinformatique. Mon projet de thèse recouvre la gestion de séquences de protéines se rapportant aux virus à ARN simple brin, de polarité négative et positive. J’ai mis en place une base de données VaZyMolO, qui gère les informations structurales et fonctionnelles des protéines, en définissant et en classant des modules. Cette approche a permis l’identification d’un domaine méthyltransférase sur la protéine L des Mononegavirales, et la définition de la modularité des protéines N et P des Paramyxoviridae. La cartographie du génome du virus du Syndrome Respiratoire Aigue Sévère réalisée à l’aide de VaZyMolO, a contribué à la résolution structurale de la protéine nsp9 de ce virus. Enfin, je présente une étude incluant évolution et analyse structurale des polymérases des Flaviviridae. Dans cette dernière, je propose un modèle de la polymérase du virus GBV-C et un mécanisme d’initiation de la synthèse d’ARN. Abstract Virology is increasingly benefiting from bio-informatics approaches. My thesis project concerns the study of protein sequences from single stranded, negative and positive RNA viruses. I have set up VaZyMolO, a database that deals with proteins at a functional and structural level. Based on similarity, it is a tool that defines and classifies protein modules. This approach contributed to the identification of a methyltransferase domain on L proteins of Mononegavirales, and to the definition of the N and P modularity in Paramyxoviridae. The mapping of the Severe Acute Respiratory Syndrome virus genome using VaZyMolO contributed to the structural definition of the nsp9 protein of this virus. My thesis also presents an analysis of the Flaviviridae polymerases.