Adaptation aux hautes températures des systèmes de contrôle du surenroulement de l'ADN : étude structurale et mécanistique de la topoisomérase I chez la bactérie hyperthermophile Thermotoga maritima

Les ADN topoisomerases jouent un role primordial dans le maintien de la fonctionnalite des molecules d'ADN. Ce role est encore plus essentiel chez les organismes vivant a haute temperature. Le travail decrit dans cette these a donc ete entrepris afin d'apprehender certaines bases de l'adaptation des systemes de controle du surenroulement de l'ADN aux hautes temperatures. De meme, cette etude a tente de contribuer a une meilleure connaissance de la reaction de topoisomerisation catalysee par les topoisomerases de type IA. Dans ce but, nous avons entrepris l'analyse enzymatique de la topoisomerase I de la bacterie hyperthermophile Thermotoga maritima. Cette analyse a permis d'identifier la tyrosine catalytique de l'enzyme ainsi que la presence d'un motif doigt de zinc. Ces experiences ont egalement mis en evidence une impressionnante activite de relaxation independante de la fixation de zinc par l'enzyme, contrairement a ce qui avait ete decrit pour la topoisomerase I d'E. Coli. Des experiences menees sur des molecules uniques d'ADN indiquent que malgre leurs differences d'efficacite, ces deux enzymes suivent le meme modele catalytique. L'analyse biochimique d'enzymes chimeres indique que la partie C-terminale de l'enzyme de T. Maritima n'est pas impliquee dans l'etape de passage de brin. Nous pensons que ces resultats peuvent etre extrapoles a toutes les topoisomerases de type IA. Des essais de cristallisation ont permis l'obtention d'une structure preliminaire du domaine "core" de la topoisomerase I de T. Maritima a une resolution de 3,5 Angstroms. De plus, l'analyse des produits de proteolyse menagee de la topoisomerase I de T. Maritima nous a permis de definir la zone charniere impliquee sans doute dans le changement conformationnel de l'enzyme. La contribution de ce travail a la connaissance du cycle de la reaction de topoisomerisation et a la comprehension de l'adaptation aux hautes temperatures du controle du surenroulement de l'ADN est discutee dans cette these.