Gros grain, Multi-échelles, Dynamique moléculaire, Membrane, Hydrodynamique

Dans cette thèse, nous avons utilisé et développé des approches informatiques pour étudier les systèmes de membranes biologiques. En particulier, l'accent a été mis sur les modèles gros grain ainsi que sur les simulations multi-échelles. Cette stratégie gros grain, réduit les degrés de liberté dans un système par rapport à un modèle traditionnel tout atome. Cela donne la possibilité d'étudier des systèmes plus grands ainsi que d'étendre la durée de nos simulations avec un coût de calcul moindre. Tout d'abord, nous avons abordé certains aspects structuraux dans les premières étapes de la fusion membranaire mitochondriale. La dynamique mitochondriale est basée sur un équilibre délicat entre fusion et fission qui permet un métabolisme cellulaire normal. Pour aborder l'étude de la fusion mitochondriale, nos travaux actuels se concentrent sur l'échafaudage et l'ancrage des membranes externes mitochondriales. Nous avons utilisé ici un modèle d'homologie de Fzo1, une protéine de membrane mitochondriale externe de levure, pour étudier sa contribution à la fusion et au ancrage membranaire. Pour ce faire, nous avons utilisé des approches gros grain (CG) pour comprendre la dynamique conformationnelle et l'assemblage de ce système à différents niveaux d'oligomérisation et de détail. Nos résultats ont contribué à partager avec la communauté des modèles structurellement rigoureux, qui n'étaient pas disponibles auparavant. De plus, nous avons identifié un complexe tétramère possible en accord avec les informations expérimentales disponibles concernant l'anneau d'amarrage (l'une des premières étapes de la fusion et de la fixation).Outre l'étude de l'ancrage membranaire, nous avons également mis en œuvre une nouvelle méthodologie pour coupler un champ de force gros grain à solvant implicite pour les lipides (Dry Martini) avec une représentation mésoscopique du fluide via l'approche Lattice Boltzmann (LB). Cela a ouvert la possibilité d'étudier des systèmes où les interactions hydrodynamiques sont un élément clé. De plus, nous avons poursuivi le développement d'un champ de force protéique CG (OPEP) à solvant implicite, développé précédemment dans notre laboratoire, pour inclure également les lipides.Grâce à ce couplage, nous pourrons modéliser les changements conformationnels des protéines membranaires. Une première version de ce couplage entre les modèles lipidiques et protéiques a été créée et testée. Nos résultats indiquent, en termes généraux, que les peptides transmembranaires sont capables d'être stables dans un environnement membranaire. Toutefois, d'autres modifications seront nécessaires, en particulier pour affiner les paramètres du tryptophane. Dans l'ensemble, nous espérons que les nouvelles méthodologies présentées dans ce travail contribueront à améliorer la modélisation des systèmes membranaires et de systèmes membrane-protéines à un niveau gros grain pseudo-atomique, ainsi qu'à inclure des approches à plusieurs échelles