Cette thèse est consacrée au repliement des structures secondaires de l'ADN. L'objectif principal est de comprendre comment les cations, la séquence et certains ligands influencent la topologie des G-quadruplexes. Les G-quadruplexes sont des structures secondaires qui se forment dans les brins riches en guanine, avec quatre guanines s'associant en tétrade (G4). En rationalisant nos résultats, nous avons essayé d'élucider certains aspects fondamentaux du repliement des G-quadruplex. La recherche sur les G-quadruplex reste très empirique, c'est pourquoi la compréhension des déterminants du repliement et de la stabilité reste nécessaire pour la prédiction de la structure et la conception rationnelle de ligands. Nous avons utilisé notre expertise en chimie analytique, en particulier en spectrométrie de masse native, pour l'analyse biophysique de la structure de l'ADN, et étudié les effets des cations/ligands sur la topologie de l'ADN dans trois projets distincts.Le projet 1 analyse l'interaction entre des lanthanides et l'ADN G-quadruplex. Etant trivalents, les lanthanides ont le potentiel de compenser efficacement la densité de charge, ce qui est nécessaire pour le repliement des G-quadruplex. Nous présentons une analyse systématique avec (1) plusieurs ions lanthanides, (2) des brins d'ADN de composition de base et de richesse G différentes, et (3) une analyse structurale des complexes lanthanide-ADN. Nous déduisons des mesures de luminescence, de CD et de MS que Eu3+ et Tb3+ (mais pas La3+ ou Yb3+) ciblent spécifiquement les guanines dans l'ADN riche en G, avec 1 Tb3+ pour 6 à 12 guanines. Nos données ne valident ni n’infirment la formation de G-quadruplex, mais nous proposons plusieurs structures hypothétiques.Le projet 2 analyse l'influence de la séquence sur la conformation des G-quadruplex en présence de K+. Ce projet a été motivé par le fait que les G-quadruplexes avec trois G-tétrades hétérostacking se forment avec Na+ mais n'ont jamais été observés avec K+. Nous avons modifié des séquences d'ADN qui forment des G-quadruplexes antiparallèles à deux tétrades, stabilisés par des triades de bases, en prolongeant les tracts G par des G supplémentaires. L'objectif était d'insérer un troisième G-tétrade, tout en maintenant la conformation antiparallèle et l'hétérostacking. Les séquences modifiées présentent en deux conformères principaux : un G-quadruplex hybride à 3 tétrades et un G-quadruplex antiparallèle avec un nombre incertain de tétrades. La forme hybride est thermodynamiquement favorisée et obtenue par annealing, tandis que la forme antiparallèle est cinétiquement favorisée et obtenue par ajout de K+ à basse température.Le projet 3 est une étude détaillée sur l'interaction non covalente entre de petites hélices oligo-aromatiques ("foldamers") et une large gamme de structures G-quadruplex. Le criblage par spectrométrie de masse native révèle que nos foldamères ciblent sélectivement les G-quadruplexes parallèles et sont sensibles à l'accessibilité stérique des G-tétrades. En effet les boucles ou les nucléotides terminaux empêchent la liaison des foldamères. Notre structure cristalline montre deux sous-unités de quinoline interagissant avec un G-tétrade externe par empilement π. La RMN en solution confirme que le foldamère cible les extrémités 3' et 5' du G-quadruplex. La sélectivité conformationnelle des foldamères provient de leur forme hélicoïdale "volumineuse", qui impose des restrictions stériques à la liaison du G-quadruplex. Nos résultats établissent pour la première fois que les foldamères oligoquinolines peuvent être des ligands sélectifs des G-quadruplex. Leur échaffaudage modulaire et modifiable chimiquement en fait une classe de ligands prometteurs, et il devrait être possible d’encore améliorer leur affinité et sélectivité.