Université Catholique de Louvain

Université Catholique de Louvain
Propositions de stage de Master
La résonance magnétique nucléaire : une méthode révolutionnaire pour
l’analyse des biomolécules
La résonance magnétique nucléaire (RMN) est une méthode d’analyse
performante permettant d’étudier les macromolécules biologiques telles que les
acides nucléiques et les protéines (Figure 1). Une analyse détaillée des acides
nucléiques et des protéines nous aide à mieux comprendre les processus de la vie.
Par exemple, les chercheurs peuvent désormais produire des images
tridimensionnelles réalistes des molécules d’acides nucléiques et de protéines,
obtenir des renseignements sur leur mobilité, et donc comprendre leur
fonctionnement au sein d’une cellule.
spectres RMN
échantillon
aimant
séquence d’impulsions
électromagnétiques
1D
2D
3D
structure tridimensionnelle
ordinateur
Figure 1 : les étapes de l’analyse structurale par résonance magnétique nucléaire
Membres du groupe
Karim SNOUSSI (responsable)
Alain JANCART
Julien DUPONT (doctorant)
Astrid LEDUC (administratif)
Activités de recherche du groupe de spectroscopie de RMN
Les virus de la famille des Picornaviridae, nommés les picornavirus, font partie des
virus connus les plus petits et les plus simples renfermant de l’acide ribonucléique
(ARN) et sont la cause d’une grande diversité de maladies. Une meilleure
compréhension des mécanismes fondamentaux de l’infection virale, en particulier du
cycle de multiplication du virus (Figure 2), conduirait à de nouvelles stratégies
médicales. Au niveau moléculaire la traduction de l’ARN des picornavirus est initiée
par un IRES (“Internal Ribosome Entry Site”, en anglais) composé approximativement
de 450 nucléotides. L’étude de différentes sous-unités de l’IRES du picornavirus
encéphalo-myocardique EMCV (“encephalomyocarditis virus”, en anglais) a permis
de reconnaître les signatures spectroscopiques (RMN) typiques de structures
caractéristiques.
Techniques qui seront utilisées
La RMN des macromolécules biologiques se situe à l’interface de la chimie, de la
biologie, de la physique et de l’informatique : elle ouvre sur la pluridisciplinarité de la
chimie biophysique qui constitue un réel atout pour appréhender l’essentiel des
aspects moléculaires. Le mémorant apprendra d’abord à synthétiser et à purifier les
acides nucléiques. Puis il sera initié progressivement à la spectroscopie RMN tant
d’un point de vue expérimental que théorique, et mettra en pratique un certain
nombre de méthodes spectroscopiques qui apportent des informations structurales et
dynamiques. Il sera ensuite familiarisé avec des outils et des programmes
informatiques qu’il utilisera afin de dépouiller et d’analyser les spectres RMN après
leur acquisition. Des électrophorèses sur gels de polyacrylamide et des mesures de
microcalorimétrie pourront compléter les analyses structurale et thermodynamique.
virus
nouveaux génomes d’ARN (+) viraux
récepteur
échantillon
décapsidation
réplication
libération
assemblage
ARN (-)
réplication
cytosol
ARN (+)
nouvelles
protéines
virales
ARN(+)
noyau
traduction
Figure 2 : le cycle de réplication des picornavirus
Interactions avec d’autres groupes
Le mémorant sera amené à penser son projet sous des angles divers : synthèse
chimique, spectroscopie physique, interprétation biochimique et biologique. Il devra
donc être disposé au dialogue et au travail en particulier avec les groupes de chimistes
et de biochimistes du Département de Chimie de l’UCL, ainsi qu’avec les biologistes
de l’Institut des Sciences de la Vie de l’UCL. Il pourra ainsi mesurer les perspectives
riches et variées que lui offre la biophysique moléculaire, notamment à l’aide de la
RMN.
Exemples de sujets de mémoire de Master à réaliser
-
synthèse et étude par RMN de la dynamique des protons imino de fragments
d’ARN du génome du virus de la fièvre aphteuse (FMDV) ;
-
comparaison structurale et dynamique par RMN de fragments d’ARN des
génomes des virus EMCV et FMDV ;
-
étude par RMN de la stabilité thermodynamique de la boucle GNRA de l’IRES de
FMDV en présence d’ions magnésium et potassium ;
-
synthèse et étude structurale par RMN multidimensionnelle de fragments de
l’IRES du picornavirus FMDV.
Cette liste peut être complétée par d’autres sujets suggérés par des activités de
recherche du Département ou menés en collaboration avec d’autres laboratoires de
recherche
À titre d’information, voici un sujet en cours au laboratoire :
Étude par RMN de la structure et de la dynamique d’un motif d’ARN appartenant à
l’IRES du picornavirus EMCV (Julien DUPONT, doctorat en cours)
Collaborations et contacts scientifiques
Prof. Kristin BARTIK (ULB, BELGIQUE)
Prof. Colyn CRANE-ROBINSON (Université de Portsmouth, U. K.)
Prof. Bertil HALLE (Université de Lund, SUÈDE)
Prof. Maurice GUÉRON (École Polytechnique, FRANCE)
Prof. Patrice SOUMILLION (UCL, BELGIQUE)
Prof. Jean-Paul DECLERCQ (UCL, BELGIQUE)
Prof. Marie-Paule MINGEOT-LECLERCQ (UCL, BELGIQUE)
Nombre maximum d’étudiants acceptés en mémoire par le laboratoire
Idéalement 1, éventuellement 2
Adresse de contact
Équipe encadrante : Groupe de RMN de l’Université catholique de Louvain
Secrétaire : Madame Astrid LEDUC
Département de Chimie, Bâtiment Lavoisier, Place Louis Pasteur 1,
B-1348, Louvain-la-Neuve, Belgique
e-mail : Astrid.Leduc uclouvain.be
Tél : 00-32-10-47.25.74