Chimie théorique, Surface inorganique, Modélisation

Le sujet principal de ce travail de thèse est la modélisation d'enzymes adsorbées sur une surface métallique fonctionnalisée par une monocouche auto-assemblée (ou SAM) afin d'améliorer des dispositifs de production d'énergie renouvelable, tels que les biopiles à combustibles. Dans le cadre du projet ANR ENZYMOR (en collaboration avec l'équipe Bioénergétique et Ingénierie des Protéines - UMR 7281 - Marseille dirigée par Elisabeth Lojou ; ainsi que l'équipe Chimie Biologie des Membranes et Nano-objets - UMR 5248 - Bordeaux dirigée par Sophie Lecomte), j'ai mené cette étude au sein de l'équipe du Laboratoire de Biochimie Théorique via des approches théoriques incluant dynamique moléculaire classique et dynamique brownienne. Premièrement, les simulations effectuées visaient à établir un protocole afin d'identifier les orientations probables d'enzymes adsorbées de façon stable. Deuxièmement, l'analyse des trajectoires obtenues m'a permis de mettre en évidence la nécessité de trouver un compromis entre une stabilité d'adsorption élevée et l'impact sur la fonction catalytique de l'enzyme. La dynamique moléculaire tout-atome et la modélisation à l'échelle gros-grain par réseau de ressorts sont deux approches complémentaires. En effet, la dynamique moléculaire tout-atome permet de déterminer l'orientation d'adsorption d'une protéine sur une surface inorganique et donc quels sont ses acides aminés interagissant avec ladite surface. Cette information est nécessaire pour mettre en oeuvre la modélisation à l'échelle gros-grain par réseau de ressorts, qui quant à elle permet de vérifier si la configuration d'adsorption de la protéine est susceptible de perturber sa mécanique interne et ainsi de mettre en péril son activité catalytique. Les informations obtenues à l'échelle de la protéine via cette méthodologie multi-échelle sont destinées à être complémentaires des données expérimentales afin de mieux connaître le système étudié, et de proposer des ajustements pour améliorer les dispositifs de production d'énergie renouvelable.