2019
2020
Master 2
Construction pratique d'une description générale multi-échelle des biopolymères
Encadrant : Jean Cognet

Contexte : Notre objectif général est de développer une nouvelle approche de modélisation et de simulation interactives des biopolymères (protéines et Acides Nucléiques ADN et ARN).

Une première approche très efficace consiste à décrire leurs conformations comme une poutre flexible, figurée par un ruban, au moyen de la théorie d’élasticité non-linéaire [Santini et al. 2009, Baouendi et al. 2012]. Nous disposons maintenant d’un système analytique interactif robuste capable de générer toutes les solutions du problème de repliement des poutres flexibles [Ameline et al. 2017, 2018].  

Une autre approche consiste à décrire leurs conformations comme les trajectoires de chaînes cinématiques (ensemble de barres rigides articulées). Nous avons montré que ces deux descriptions infinies, continue (poutre), et discrète (chaîne de biopolymère), ont les mêmes caractéristiques géométriques, ce qui donne un moyen d’équivalence entre elles.

Objectif du stage : Après avoir finalisé les correspondances entre ces deux descriptions, il s’agit de les appliquer pour décrire les principaux éléments constitutifs des protéines : les différents feuillets bêta, les différentes hélices alpha, les principales boucles en s’appuyant sur une banque de données de boucles de protéines (établie par J. Chomilier, IMPMC - SU), et d’autres motifs comme ceux du collagène, et plus généralement ceux des alphabets structuraux de protéines. Ces nouvelles descriptions pourraient mieux rendre compte de certaines protéines du ribosome qui sont considérées comme déstructurées [Hountondji et al. 2017]. Il s’agit aussi de les appliquer à deux boucles d’acides nucléiques très bien résolues [Santini et al. 2009, Baouendi et al. 2012] pour les caractériser mécaniquement (Cf. références téléchargeables sur ce site web).

Ces approches de modélisation ouvrent sur de nouvelles perspectives et sont pertinentes pour décrire les biopolymères à différentes échelles, les rabouter, les assembler, et les manipuler interactivement par la virtualisation moléculaire avec retour haptique.

Techniques utilisées : Modélisation sur ordinateur avec Mathematica, et plateformes  de modélisation moléculaire (Chimera, VMD, …).

Qualités du candidat requises : étudiant de Master de Physique ou d’Ingénierie, un élève ingénieur, souhaitant explorer un sujet à l’interface de la mécanique et de la biophysique.

Publications reliés

Classifications of ideal 3D elastica shapes at equilibrium - J. Maths Phys.
O. Ameline , S. Haliyo , X. Huang , J.A.H. Cognet
  URL Full text PDF Bibtex doi:https://doi.org/10.1063/1.4983570
Affinity labelling in situ of the bL12 protein on E. coli 70S ribosomes by means of a tRNA dialdehyde derivative - J. Biochem.
C. Hountondji , J.B. Crechet , J.P. Le Caër , V. Lancelot , J.A.H. Cognet , S. Baouz
  URL Full text PDF Bibtex doi:doi:10.1093/jb/mvx055
Nucleic acid folding determined by mesoscale modeling and NMR spectroscopy: solution structure of d(GCGAAAGC) - J. Phys. Chem. B
G.P. Santini , J.A.H. Cognet , K.K. Singarapu , C. Hervé du Penhoat
  URL Full text PDF Bibtex doi:doi: 10.1021/jp8100656
Solution structure of a truncated anti-MUC1 DNA aptamer determined by mesoscale modeling and NMR - The FEBS Journal
M. Baouendi, , J.A.H. Cognet , C.S. Ferrriera , S. Missailidis , J. Coutant , M. Piotto , E. Hantz, , C. Hervé du Penhoat,
  URL Full text PDF Bibtex doi:doi:10.1111/j.1742-4658.2011.08440.x
Analytical expression of elastic rods at equilibrium under 3D strong anchoring boundary conditions - Journal of Computational Physics
O. Ameline , S. Haliyo , X. Huang , J.A.H. Cognet
  URL Full text PDF Bibtex doi://doi.org/10.1016/j.jcp.2018.07.021

Pages reliés