Comme nous venons de le voir, les aspects structuraux de lamolécule d’ADN
tels que les conformations des constituants moléculaires ou bien encore les angles de rotation, interviennent dans la conformation de la chaîne. L’existence de ces modulations structurales induit une augmentation des conformations accessibles et donc des degrés de libertés géométriques du système. Tout ceci confère une certaine flexibilité structurale à la molécule d’ADN. De plus, même après la prise en compte des contraintes induites par les corrélations conformationnelles entre ces constituants, la flexibilité structurale reste notable. Cela nous amène à considérer la double hélice d’ADN comme une structure qui ne possède pas un caractère totalement statique, dans l’espace et le temps. La molécule d’ADN est donc indissociable des notions de flexibilitéet derigidité.
Afin de caractériser les propriétés conformationnelles de la molécule d’ADN, nous utilisons des outils adaptés de physique statistique qui nous permettent de définir le polymère ADN. Il existe différents degrés de complexité de la chaîne. Une marche aléatoire idéale permet de décrire simplement une chaîne parfaite-ment flexible. Pour rendre compte de corrélations des positions de la chaîne sur des distances intermédiaires, de l’ordre de la longueur de persistance, nous utili-serons le modèle du polymère semi-flexible. L’utilisation de ces modèles permet de rendre compte de la courbure existant tout le long de la chaîne. Cette dernière est ainsi essentiellement caractérisée par ses propriétés physiques de flexibilitéet derigiditéqui sont incluses dans la grandeurLp.
La molécule d’ADN n’est jamais isolée. L’existence des différentes formes de double hélice est directement corrélée à l’environnement direct de l’ADN. In vivo, les molécules du solvant interagissent avec l’ADN et modifient ses proprié-tés physiques. Les modèles de polymère décrivant l’ADN sont intrinsèquement dépendants despropriétés globalestelles que la flexibilité et la rigidité de l’ADN. Il semble donc facile de modifier et/ou d’implémenter ces modèles de physique statistique afin de rendre compte des variations de ces paramètres du fait de contraintes globales appliquées à la chaîne.
Unecontrainte globale, telle qu’une variation de la concentration en sel du solvant, influe sur la conformation et les propriétés physiques de l’ADN. Quel impact peut avoir un variation du milieu sur les propriétés physiques, méca-niques et même structurales de l’ADN ? Avons-nous les clés pour décrire et caractériser ce type de phénomène sur un modèle de polymère ?
52 Conclusion de la partie
La structure de la molécule d’ADN est directement influencée par des ef-fets de séquence. Nous l’avons vu, des séquences courtes riches en bases C-G
peuvent fortement modifier l’agencement de la molécule jusqu’à la transition vers la forme Z de l’ADN. Là encore, les caractéristiques physiques et mécaniques de l’ADN sont influencées par ses propriétés locales. Lesmodèles de polymère
décrivent la chaîne selon des paramètres de flexibilité et rigidité définis à l’échelle caractéristique de la longueur Lp. Une modification locale des propriétés de la chaîne peut-être modélisée par l’ajout de contraintes locales dans la description du polymère.
Undéfaut local, telles qu’une courbure ou une bulle de dénaturation, peut influer sur la géométrie et l’agencement conformationnel de l’ADN. Quel impact peut avoir une séquence bien spécifique sur les propriétés physiques, structu-rales et mécaniques de l’ADN ? Jusqu’à quelle échelle un effet local peut-il avoir une signature sur le comportement global de l’ADN ? Quel modèle de poly-mère rend compte au mieux, ce type de défaut ? Quelles sont les limites de ces modèles et leurs améliorations possibles ?
Afin de décrire l’existence et l’effet de corrélation sur des sous-parties de l’ADN pouvant être distantes d’une longueur supérieure à la longueur de persis-tance, les outils deschaînes réellessont indispensables. Ces effets sont directement dépendants de l’échelle de notre système. En effet, comme nous l’avons vu, l’effet de volume exclu influe fortement sur la conformation d’une longue chaîne tan-dis qu’il est presque intan-discernable sur le comportement de chaînes courtes, L de l’ordre de quelquesLp. Il est donc nécessaire et primordial d’adapter la description du polymère à l’échelle du système étudié.
Quelque soit le niveau des contraintes, local ou global, le défi réside en plu-sieurs points. Tout d’abord quelque soit l’effet étudié, variations des propriétés du milieu, courbure locale de l’ADN ou bien ouverture de la double hélice, il est nécessaire de caractériser son influence. Pour cela sonder la réponse de molécules d’ADN individuelles est préconisé. L’effet doit donc être décorrélé, le plus pos-sible, de tous autres effets pouvant influer sur la conformation de l’ADN. Il est nécessaire de caractériser sonintensitéavec précision ainsi que son amplitude en terme de distance d’impact ou d’échelle d’influence. Ensuite, l’identification des propriétés physiques modifiées par l’application de nos contraintes est primordial. Ceci nous permettra de traduire au mieux le comportement de l’ADN via les modèles de physique statistique. L’existence decorrélationsentre différents para-mètres, bien que délicate, doit être correctement définie. L’utilisation de différentes tailles de molécules d’ADN peut nous permettre de sonder différents régimes
de réponse élastique. De même, prospecter différentes magnitudes de contraintes peut nous permettre de souligner les transitions de régimes. En dernier lieu, la réponse de l’ADN peut être mise en relation avec son rôle lors de processus biologiques, afin d’amener de nouveaux éléments à sa compréhension.
Dans notre étude nous avons donc choisi decouplerune approche expérimen-tale desuivi de molécule uniqueà dessimulationsbasées sur unalgorithme de Monte-Carlo.
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