Kinetic locking and nanometric monitoring of the extension of nucleic acids with high-resolution magnetic tweezers
Verrouillage cinétique et suivi nanométrique de l'extension d'acides nucléiques au moyen de pinces magnétiques super-résolues
par Martin RIEU sous la direction de Vincent CROQUETTE et de Jean-François ALLEMAND
Thèse de doctorat en Physique
ED 564 Physique en Île-de-France

Soutenue le lundi 15 mars 2021 à Université Paris Cité

Sujets
  • Acides nucléiques
  • Biophysique
  • Hélicases
  • Interférométrie
  • Microscopie à super-résolution
  • Molécule unique
  • Spectroscopie de force à l'échelle de la molécule unique

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Mots clés
Pinces magnétiques, Suivi 3D, Verrouillage cinétique, Stéréoscopie
Resumé
Les pinces magnétiques constituent l'une des techniques utilisées pour manipuler des molécules biologiques uniques. La micromanipulation de ces molécules permet en particulier d'étudier leurs propriétés thermodynamiques ainsi que leur interaction avec les protéines impliquées dans leur réplication et leur traduction. Ces données sont obtenues en mesurant les changements d'extension d'acides nuclétiques accrochées entre une bille magnétique et une surface fonctionnalisée. Le suivi optique de la position en 3D de la bille magnétique permet de mesurer ces changements. Jusqu'à présent, la limite de résolution de ce suivi se situe autour de 2 nanomètres.Ce travail introduit une technique de superrésolution optique, la stéréo-interférométrie en fond noir, qui permet d'augmenter significativement la résolution optique du suivi et d'atteindre des échelles sous-nanométriques. Nous allons présenter des applications de cette nouvelle résolution à l'étude de la cinétique d'hybridisation d'oligonucléotides courts ainsi qu'à l'étude des interactions entre hélicases et acides nucléiques. Nous allons ensuite décrire comment les couplages hydrodynamiques près de la surface induisent une diminution drastique de la résolution spatio-temporelle de notre appareil malgré l'amélioration de la résolution optique. Enfin, nous allons introduire une nouvelle méthode basée sur ces pinces magnétiques superrésolues, que nous appelons verrouillage cinétique : en utilisant une épingle à cheveux d'acides nucléiques fluctuant rapidement, elle permet la détection d'évènements d'accrochage qui ne mettent en jeu aucun changement mesurable d'extension