Analyse à haut-débit de changements conformationnels de l’ADN par Tethered Particle Motion sur puce à molécules uniques – TPM-on-a-chip

Les techniques de molécule unique ont fait la preuve de leur capacité à décortiquer différents systèmes biologiques complexes. En particulier, elles permettent d’élucider les mécanismes à l'oeuvre dans les machineries de l’ADN et les interactions ADN-protéines peuvent être non seulement identifiées mais aussi finement caractérisées.
Le temps est venu de développer une nouvelle génération de puces à ADN intégrant de telles méthodes de molécule unique. En effet, en dépit de leur intérêt, l’utilisation de ces méthodes reste limitée à un petit nombre de groupes de recherche et leur industrialisation n’est pas envisageable en l’état en raison de leur coût en temps d’expérimentation. Des puces à molécule unique pour l’acquisition de données à faut débit ont un intérêt immédiat pour l’avancée des connaissances. A plus long terme, elles constituent aussi un véritable défi dans les biotechnologies et dans les domaines pharmaceutiques et biomédicaux ouvrant la possibilité de faire des percées en découvertes de nouvelles molécules thérapeutiques, validation de cible et outils de diagnostic.
Récemment, nous avons développé et protégé (brevet déposé) une telle biopuce intégrant la technique de Tethered Particle Motion (TPM). Basée sur un principe très simple, le suivi d’une nanoparticule attachée à l’extrémité libre d’une molécule d’ADN immobilisée sur un support par son autre extrémité, la technique TPM révèle la dynamique de conformations de la molécule d’ADN. Elle permet aussi une caractérisation fine des interactions ADN-protéines.
A présent, il est absolument nécessaire d’explorer en détail les capacités de la biopuce à analyser différents processus biologiques et biophysiques fondamentaux, ou les effets de variation des conditions environnementales. Ce travail démontrerait le potentiel informatif de la biopuce et accompagnerait la valorisation du futur système commercial. Nous proposons dans un premier temps d’établir ses performances par l’analyse de mesures obtenues sur un panel de molécules d’ADN modèles synthétiques possédant des conformations particulières induites par des défauts isolés (courbures, cassures simple brin). Ensuite, nous répondrons à des questions fondamentales ouvertes d’ordre biophysique et biologique : foramtion et temps de vie des bulles de dénaturation, rôle de la courbure de l’ADN induite par XerCD dans la recombinaison de site dif et mécanisme de bouclage de l’ADN dans la régulation de la transcription par le répresseur Lac.