Pour obtenir le grade de

Thèse

Pour obtenir le grade de
Docteur de l’Université Louis Pasteur de Strasbourg I

Discipline : Sciences du Vivant


Présentée par :

Lydia PRONGIDI FIX
Laboratoire de RMN et biophysique des membranes
CNRS UMR 7177

Structural and Thermodynamic Investigations
of membrane associated polypeptides and
peptide/DNA transfection complexes

Soutenue publiquement le 13 Décembre 2005 devant la commission d’examen

Pr. Andrew GRIFFITHS Rapporteur interne
Pr. Joachim SEELIG Rapporteur externe
Pr. Robert TAMPE Rapporteur externe
Pr. Burkhard BECHINGER Directeur de thèse
Dr. Antoine KICHLER Membre invité

Thèse

Pour obtenir le grade de
Docteur de l’Université Louis Pasteur de Strasbourg I

Discipline : Sciences du Vivant


Présentée par :

Lydia PRONGIDI FIX
Laboratoire de RMN et biophysique de membranes
CNRS UMR 7177

Structural and Thermodynamic Investigations
of membrane associated polypeptides and
peptide/DNA transfection complexes

Soutenue publiquement le 13 Décembre 2005 devant la commission d’examen

Pr. Andrew GRIFFITHS Rapporteur interne
Pr. Joachim SEELIG Rapporteur externe
Pr. Robert TAMPE Rapporteur externe
Pr. Burkhard BECHINGER Directeur de thèse
Dr. Antoine KICHLER Membre invité











A ma famille,
A mon mari,
Qui m’ont tellement soutenu
pendant mes années d’étude…
Remerciements

Ce travail a été effectué au sein du Laboratoire de RMN et biophysique de membranes
(CNRS UMR 7177), sous la direction du Pr. Burkhard Bechinger.

Au Pr. Burkhard Bechinger,
Je tiens à vous remercier sincèrement de m’avoir accueilli dans votre laboratoire. Ces
trois dernières années ont été très riches en expériences techniques et en connaissances.
Un grand merci aussi pour la liberté de mouvements dont j’ai bénéficié et pour votre
largesse d’esprit d’un point de vue scientifique.

Aux Professeurs Andrew Griffiths, Joachim Seeling, Robert Tampé qui ont accepté
de juger ce mémoire de thèse ; Je suis consciente du travail que cela représente.

Au Dr. Antoine Kichler avec qui nous avons eu une collaboration très fructueuse sur le
projet de la mucoviscidose.

Au Dr. Barbara Winsor qui m’a aidée maintes fois depuis ma licence autant au niveau
matériel que par ces précieux conseils. Merci du fond du cœur.

Au Dr. Philippe Bertani qui m’a initiée à l’art de la RMN et qui m’a beaucoup aidée à la
comprendre.

Au Dr. Masae Sugawara pour les expériences CD et pour sa bonne humeur.

Au Dr. Phil Williamson pour ses conseils précieux dans mon projet d’expression.

A Jésus et Christopher pour leur assistance au niveau technique.

A James, Arnaud, Marie Catherine, Christophe, ainsi que les autres membres de
l’équipe pour la bonne ambiance du laboratoire.
A Nadia. Depuis qu’elle est dans le laboratoire les taches administratives sont devenues
beaucoup plus faciles.

A l’association Vaincre la Mucoviscidose, dont le soutient financier a permis la
réalisation de ce travail.








A mes parents adorés. Leur amour m’a aidée à surmonter toute sorte d’épreuves et je
sais qu’ils sont très fiers de moi.

A mon cher mari pour son amour et pour son soutient de tous les jours, surtout les week-
ends quand il attendait que je termine mes expériences. Je t’aime.

A mon grand-père qui est parti trop tôt et à ma grand-mère pour son amour
inconditionnel.

A mon frère qui est aujourd’hui là où j’ai commencé il y a 3 ans. « May the force be
with you… » Petit frère je t’aime et je suis très fière de toi.

A mon ami Mazen avec qui j’ai partagé des moments géniaux pendant nos années
d’études et nous avons vu ensemble le bout du tunnel. Strasbourg ne sera plus pareil sans
toi, j’espère que tu nous reviendra très vite.

A tous mes amis que je n’ai pas mentionnés, de la Grèce et de la France.
INDEX

Chapter 1: Introduction p. 1

Chapter 2: Theoretical Aspects 11

2.1 Introduction 11
2.2 Solid-State NMR 12
2.2.1 Oriented Samples 12
2.2.2 Non-Oriented Samples 17
2.2.3 Lipid Phase Transitions 21
2.2.4 Magic Angle Solid-State NMR 24
2.3 Isothermal Titration Calorimetry 27
2.3.1. General Thermodynamic considerations 27
2.3.2 ITC 29
2.3.3 The association between Ligands and Macromolecules 32
2.4 Discussion 35

Chapter 3: Membrane peptide helix alignments and dynamics
15
from non-oriented N chemical shift spectra 36

3.1 Introduction 36
3.2 Materials and Methods 39
3.3 Results 41
3.4 Discussion 45

Chapter 4: Thermodynamic and structural study of a peptide
transfection complex 50

4.1 Introduction 50
4.2 Thermodynamic Characterization of the LAH4/DNA complexes 55
4.2.1 Materials and Methods 55
4.2.2 Results 58
4.3 Structural characterization of the LAH4/DNA complexes 66
13 4.3.1 Sample preparation and proton-decoupled C CP/MAS NMR
NMR 66
4.3.2 Results 67
4.4 Discussion 70

Chapter 5: Expression of the LAH4 peptide in E.coli 79

5.1 Introduction 79
5.2 Constructs 82
5.3 Materials and Methods 86
5.4 Results 90
5.5 Discussion 97


Chapter 6: Solid state NMR studies on the diphtheria toxin
domain T 99

6.1 Introduction 99
6.2 Material and Methods 105
6.3 Results 107
6.4 Discussion 113

Chapter 7: General Conclusions 118

References 124