Nouvelles méthodes d’analyse pour la cristallographie et cryo-microscopie électronique résolues dans le temps – ADAPT-XEM

Une augmentation importante du nombre d'expériences résolues en temps (TR) menées dans les synchrotrons, les lasers à électrons libres (XFEL) ou sur des cryo-microscopes électroniques (EM) a été observée ces dernières années. Nous avons contribué à cette accélération par la publication d’Xtrapol8, un programme automatisant la détermination de structures d'états intermédiaires dans les expériences de cristallographie TR. Le programme a été cité 42 fois en trois ans, présenté 7 fois sur invitation lors de conférences internationales et installé à la demande d’utilisateurs sur les systèmes informatiques SLS, EuXFEL et ESRF, illustrant l’attente de la communauté pour de tels outils. Le programme a également été invité à intégrer à CCP4 et PHENIX, les deux suites logicielles en cristallographie des protéines. De nombreuses fonctionnalités manquent encore, cependant, pour accélérer, étendre et approfondir les analyses Xtrapol8, notamment sa capacité : (i) de fonctionner en parallèle sur des clusters de CPU et de GPU ; (ii) de conjointement mettre à l'échelle et de pondérer les données collectées à différents délais de temps ; (iii) d'extraire et d'affiner séparément les structures d’intermédiaires co-existants ; (iv) d’ajouter des barres d'erreur sur les mouvements atomiques observés ; (v) de traiter des données de cryo-EM ; et, (vi) de fournir des résultats utilisables pour la prise de décision automatique, notamment aux XFELs. L'objectif du projet ADAPT-XEM est donc de développer et d'intégrer ces fonctions dans Xtrapol8, avec en mire le co-développement d’une version ‘générale’, pour la suite de programmes CCP4 et PHENIX, et d’une version ‘sur-mesure’, pour l’aide à la prise de décision au Paul Scherrer Institute (SwissFEL, Cristallina). Ainsi, un impact à long terme peut être pressenti pour ce projet de « développement méthodologique en biologie structurale » qui s’inscrit parfaitement dans l’Axe C.2.