Cristallographie électronique 3D des carbohydrates : diversité structurale et sensibilité aux électrons – ECoCar

Les glucides, biomolécules les plus abondantes et les plus répandues sur terre, présentent une diversité chimique remarquable. Cette caractéristique unique conduit à des structures d'ordre supérieur complexes encore plus diverses, leurs potentialités conformationnelles conjuguées aux nombreuses possibilités d’interactions intermoléculaires conduit en effet à des modes d'assemblage et d'empilement variés. De nombreux systèmes biologiques et matériaux manufacturés tirent parti de cette complexité structurale à différentes échelles pour obtenir des fonctionnalités spécifiques. Comprendre l’organisation supramoléculaire est cruciale pour élucider les relations complexe structure-propriétés. Malgré cette importance, la diversité structurale à différentes échelles des glucides n'est ni réellement comprise ni même décrite de manière systématique en raison de l'absence de méthodes analytiques appropriées ; la difficulté de préparation de cristaux macroscopiques exclut en effet l'application de la cristallographie aux rayons X à ces molécules, tandis que leur sensibilité aux rayonnements limite souvent l'application des méthodes de diffraction des électrons.
L'objectif du projet ECoCar est de développer une méthode de cristallographie des électrons tridimensionnelle pour les matériaux hautement sensibles aux radiations. En comparant différentes structures cristallines à haute résolution de glucides possédant des structures chimiques différentes, nous serons établirons alors la corrélation avec leurs caractéristiques structurales d'ordre supérieur.
Pour atteindre l'objectif de ce projet, nous adapterons aux glucides la méthode de diffraction électronique des microcristaux (microED). L'optimisation de la méthode se fera en évaluant quantitativement les effets statiques et dynamiques des dommages globaux et locaux causés par les radiations aux structures des glucides. En exploitant les connaissances en matière de cristallisation et la grande collection de molécules d'hydrates des glucides disponible dans Cermav nous avons pour objectif de préparer 200 cristaux de haute qualité pour l'acquisition microED. Il s'agit de cristaux de glucides présentant différentes structures de chaîne principale et différents motifs chimiques de chaîne latérale, ainsi que divers complexes glucides-solvant. Les structures cristallines obtenues par microED seront organisées dans une base de données structurelle que nous construirons dans le cadre de ce projet pour une analyse comparative. Les structures cristallines microED seront organisées dans une base de données structurale que nous créerons dans le cadre de ce projet pour une analyse comparative.
La réussite de ce projet permettra d'élucider les relations complexes structure-propriétés des glucides, ce qui est d'une importance capitale tant en biologie qu’en science des matériaux. Le projet permettra également d'accumuler des informations quantitatives sur la sensibilité aux rayonnements de biomolécules présentant une grande variété de structure chimique. Ces informations serviront de base solide à la compréhension du phénomène de détérioration causé par les rayonnements et contribueront au développement de la microscopie électronique des biomolécules.