Voir l'invisible, ou comment intégrer l'analyse quantitative des complexes protéine/protéine par métadynamique. – METADYN

Les interactions moléculaires sont à la base de nombreux phénomènes observés en sciences analytiques. Parmi ces interactions, les plus fascinantes sont certainement celles qui impliquent des protéines car elles interviennent dans de nombreux processus biologiques. Par ailleurs leur dynamique implique de nombreux degrés de liberté, complexes à modéliser. Leurs fonctions sont souvent liées à leur capacité à interagir avec d'autres molécules présentes dans leur environnement. Les protéines constituent de véritables nanomachines de la biologie et peuvent être également combinées dans divers assemblages macromoléculaires qui varient en fonction des types de tissus ou encore pour répondre à des stimuli externes. Il est certain que notre compréhension de la biologie moderne passe par la description de leur dynamique ou bien encore de la façon dont elles interagissent avec leurs partenaires. En outre, il est vital de comprendre le lien entre les réseaux d'interaction protéine/protéine et leurs fonctions de manière à développer de nouvelles molécules d'intérêt thérapeutique ou bien d'élucider certains mécanismes biologiques conduisant à diverses pathologies. Nous pourrons améliorer notre vision des choses si nous sommes capables de définir et d'imaginer de nouveaux modèles mathématiques et physiques qui permettront d'étudier dans le détail ces interactions à l'échelle atomique. Bien que la modélisation des interactions protéine/petites molécules fasse l'objet de nombreuses études, la compréhension théorique des interactions protéine/protéine est loin d'être acquise et représente encore un challenge pour les années à venir. A titre expérimental, aucune technique biophysique ne permet l'étude de ces interactions et de la gamme de temps complète qui leur est associée. Cependant, la résonance magnétique nucléaire permet de couvrir en partie cette gamme de temps et reste sensible à certains processus biologiques tels que mouvements inter-domaines, équilibres ou catalyse. Dans notre volonté de voir l'invisible pour mieux comprendre les phénomènes qui donnent naissance aux interactions protéine/protéine, l'un des enjeux majeurs est de développer de nouveaux outils théoriques venant compléter les approches expérimentales de manière à mieux décrire ces processus. Nous ne proposons pas ici un énième utilitaire destiné à l'élucidation de structures utilisant des données expérimentales. Au contraire, nous proposons de développer un nouvel outil analytique basé sur la dynamique moléculaire et ses méthodes de métadynamiques qui pourront s'enrichir de l'apport de données expérimentales. Cet outil aura pour objectif de modéliser "en temps réel" des interactions protéine/protéine de manière à extraire des paramètres thermodynamiques. Loin des centres de calculs qui nécessitent une puissance électrique gigantesque, nous proposons d'étudier ces interactions sur un ordinateur qui pourra prendre place sur un bureau.