Note ABES Dynamics of confined biofilaments Dynamique de biofilaments confinés Biopolymères Biofilaments Filaments du cytosquelette Filaments hélicoïdaux Filaments confinés Polymer fibres Porous materials Reptation dynamics Self-entanglement Confined filament Superhelical filament Hyperflexibility Length-dependent stiffness of microtubules 531 571.4 Biopolymères Propriétés mécaniques Acides nucléiques Filaments intermédiaires Microfilaments Cette thèse est consacrée à la mécanique et à la mécanique statistique de biofilaments/biopolymères et de leur modèle le plus répandu le Worm-Like Chain (WLC) qu’il s’avère nécessaire d’étendre. Nous étudions WLC à 2-d en présence d’obstacles plus proches que la longueur de persistance. Nous caractérisons le mouvement aux temps courts par des simulations numériques complétées par des calculs analytiques. Des concepts similaires servent à décrire des ADN greffés balayés par le front d’une vésicule en cours d’étalement, l’adhésion de la vésicule est promue par des paires biotine/streptavidine qui contraignent les molécules d'ADN sur des chemins étroits où ils peuvent être imagés. Les microtubules (MT) ici stabilisés au taxol, présentent par contre certains comportements qui échappent au WLC et doivent être ramenés à leur structure interne : i)les déflexions latérales d’un MT attaché par un bout correspondent à une longueur de persistance apparente qui augmente avec la longueur ii) les MT adoptent des formes super-hélicoïdales. Ces deux points sont établis au moyen d’analyses de forme des MT. Des transitions de forme corrélées le long du MT mises en évidence sont compatibles avec un modèle basé sur la bistabilité du dimère de tubuline. Finalement un modèle de chaîne super-hélicoïdale comprenant une courbure et une torsion spontanées élargi le WLC. Confiné à 2-d, HWLC peut adopter un état fondamental circulaire ou sinueux caractérisé par le nombre de points d’inflexion où se concentre la torsion (twist-kink). Dans le cas circulaire, il existe des états métastables proches, à petit nombre de twist-kinks, hyperflexibles. This PhD is devoted to the mechanics and statistical mechanics of biofilaments and their most widespread model, the Worm-Like Chain (WLC) model, which, as it turns out, needs to be extended. We study the WLC in 2-d in the presence of obstacles closer than their persistence length. We characterize the short time motion by numerical simulations complemented by analytical calculations. Similar concepts serve to describe grafted DNAs swept by the front of a spreading vesicle whose adhesion is promoted by biotin/streptavidin bonds, which constrain the DNAs on narrow paths where they can be imaged. Microtubules (MT), here stabilized by taxol, show features which cannot be rationalized by the WLC and shall be related to their internal structure : i)lateral deflections of a clamped MT correspond to an effective persistence length growing with the MT size ii) MT adopt super-helical shapes. These two points are proven by refined image analysis. We analyze shape transitions correlated along the MT which are compatible with a model based on dimer bi-stability. Finally, a super helical chain model (HWLC) allowing for spontaneous curvature and twist is developed which extends the WLC. When confined to 2-d, the HWLC can adopt a ground state which is circular or wavy with inflection points where twist accumulates, so-called twist-kinks. In the circular case there exist close metastable states, with a small number of twist-kinks, which are hyperflexible. Electronic Thesis or Dissertation Text en PDF 3891040 Université de Strasbourg Strasbourg 2014-12-31 https://theses.hal.science/tel-00976029 application/pdf 4039929 https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2012/NAM_Gi-Moon_2012_ED182.pdf http://www.theses.fr/2012STRAE048/abes https://theses.hal.science/tel-00976029 https://theses.hal.science/tel-00976029 https://theses.hal.science/tel-00976029 Nam Gi-moon 1980-11-06 FR 175304599 20920437 https://theses.fr/2012STRAE048 2012STRAE048 https://doi.org/10.70675/5c0b9989zcb6bz46c4za5a5z59fa15066a99 2012-09-28 Physique Strasbourg 131056549 Sejong Taehak MADS_ETABLISSEMENT_DE_COTUTELLE_1 177510390 Doctorat Docteur es non oui Johner Albert MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 033870888 Kulic Igor MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_2 177509341 Lee Nam-Kyung MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_3 177509538 Charitat Thierry MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 160161207 Jeong Hyeong-Chai MADS_MEMBRE_DU_JURY_2 Riveline Daniel MADS_MEMBRE_DU_JURY_3 110726499 Joanny Jean-François MADS_RAPPORTEUR_1 060760982 Ott Albrecht MADS_RAPPORTEUR_2 183683803 École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 PH 156500019 Institut Charles Sadron (Strasbourg ; 1985-....) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 156774062 167 ddc:530 ddc:570 Sejong Taehak Johner Albert Kulic Igor Lee Nam-Kyung Charitat Thierry Jeong Hyeong-Chai Riveline Daniel Joanny Jean-François Ott Albrecht École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....) Institut Charles Sadron (Strasbourg) PDF 3891040