Force-induced structural transitions in cross-linked deoxyribonucleic acid films Transitions structurales induites par force dans des films d'acide désoxyribonucléique réticulés ADN acide désoxyribonucléique réticulé structure moléculaire réticulation intermoléculaire dénaturation force biréfringence Pas de mots clés en anglais 571.4 ADN Thèses et écrits académiques Réticulation (polymérisation) Thèses et écrits académiques Matière molle (physique) Thèses et écrits académiques Polymères Thèses et écrits académiques Biophysique Thèses et écrits académiques Nous avons développé une méthode pour étudier la structure de molécules d'ADN étirées mécaniquement. Les échantillons sont des films d'ADN constitués de macromolécules bien orientées et produits par un procédé de filage en milieu humide. Du fait que les molécules sont déjà orientées à la fabrication, les forces appliquées par la suite peuvent directement induire des transitions structurales. La transmission des forces entre molécules voisines est possible grâce à la réticulation par le formaldéhyde, l'éther diglycidique d'éthylène glycol ou des bis-intercalants. L'efficacité des produits réticulants est testée par électrophorèse en gel et en étudiant les propriétés élastiques des films d'ADN traités. Nous avons, pour la première fois, donné une preuve de la réticulation intermoléculaire d'ADN par le formaldéhyde. La structure du complexe ADN-formaldéhyde a été caractérisée par diffusion Raman, ce qui nous a permis de distinguer entre réticulation et dénaturation. Le maintien à une valeur constante et à un niveau assez élevé de l'humidité relative des films se traduit dans les échantillons par la présence d'ADN sous la forme B. La dynamique à basses fréquences pendant l'hydratation et la déshydratation sont suivies par spectroscopie terahertz résolue en temps. Nous avons observé pour la première fois des différences en transmission selon l'orientation, parallèle ou perpendiculaire au champ électrique terahertz, des films. Les temps caractéristiques de la transition de la forme A vers la forme B des échantillons sont confirmés par les résultats de la diffusion Raman. L'inclinaison des paires de base pendant l'étirement des films d'ADN est étudiée par biréfringence. Dans le cas des films réticulés, la biréfringence décroît. Le changement de distance entre les paires de base est mesuré par diffraction X. Nous avons observé des réflexions inconnues et discutons les possibles interprétations physiques et structurales. Un reflet méridional qui correspond à une périodicité de 7,4°A provient probablement d'une conformation étirée et non-hélicoïdale. Le reflet disparaît quand on réduit l'humidité relative et que l'on déshydrate l'échantillon. Nous avons montré que l'enchevêtrement des molécules d'ADN dans les films induit un certain degré de réticulation , en accord avec ce qui a été rapporté dans la littérature. L'augmentation du débit pendant le filage en milieu humide permet de commencer à étirer l'ADN. A method for structural investigations of mechanically stretched DNA is developed. The samples we use are highly oriented wet-spun DNA films. This pre-orientation gives the possibility that forces applied to the film can lead more or less directly to structural transitions instead of orienting the molecules. Transmission of forces between the molecules is reached by cross-linking using formaldehyde, ethylene glycol diglycidyl ether, and several bis-intercalators. Comparing these different types of cross-linkers, the effectiveness is checked by means of gel electrophoresis as well as a study of the elasticity of the samples. For the first time, a proof of inter-molecular cross-linking of DNA induced by formaldehyde, the most effective cross-linker in our tests, has been produced. The secondary structure of the DNA-formaldehyde complex is characterized using Raman scattering, allowing a discrimination from denaturation. DNA in wet-spun films is present in its B-conformation at an appropriately high ambient relative humidity. Low-frquency dynamics during hydration and dehydration are recorded by means of time-domain terahertz spectroscopy. For the first time, differences in transmission depending on the orientation of DNA with respect to the terahertz electric field have been observed. Characteristic times necessary for an A- to B-transition in the samples are corroborated by Raman-scattering measurements. Stretching the DNA films, we profit from birefringence measurements to study the basepair tilt. Stretching a cross-linked DNA film, a decrease in birefringence was observed. Changes of the base-pair distances are measured by X-ray diffraction. We find unknown periodicities in this stretched DNA films and discuss their physical and structural meaning. A meridional reflection corresponding to a periodicity of 7.4°A is probably the result of an unwound, stretched conformation. This reflection disappears, when the sample is dehydrated. We found that entanglements of the DNA molecules in the film can already induce crosslinks as already discussed in literature. Choosing, e.g., high enough feed rates, DNA can already be stretched during wet-spinning. Electronic Thesis or Dissertation Text en France PDF https://publication-theses.unistra.fr/restreint/theses_doctorat/2007/ANDRE_Alexander_2007.pdf Université de Strasbourg Strasbourg André Alexander 1978-01-01T00:00:00 FR 129080713 http://www.theses.fr/2007STR13121 2007STR13121 2007-11-16T00:00:00 Physique Université Louis Pasteur (Strasbourg) 026404540 Doctorat Docteur es non oui Kékicheff Patrick 060773820 Maret Georg 121732924 École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....) ED182 156500019 ddc:570