Défense de thèse de doctorat en sciences chimiques "assemblages supramoléculaires"

Étude de la formation et des propriétés dynamiques, conformationelles et énergétiques d'assemblages supramoléculaires à base de nanotubes organiques et d'agrégats d'argent dans des brins d'ADN

Jury 

Aatto LAAKSONEN (Univ. Stockholm), Laurence LEHERTE, présidente (UNamur), Davide BONIFAZI (UNamur), Benoît CHAMPAGNE (UNamur), Daniel VERCAUTEREN, promoteur (UNamur)

Résumé

Le sujet de notre thèse, à orientation théorique, se focalise sur deux types d’assemblages supramoléculaires combinant matériaux organiques et inorganiques : l’un concerne des complexes formés de molécules organiques de tailles variables et de tubes composés par des macrocycles, l’autre étant une matrice de polynucléotide permettant la formation d’agrégats de quelques atomes métalliques. Dans le premier cas, les molécules hôtes sont des cyclodextrines assemblées en tubules. Ces derniers peuvent accueillir différents types de molécules organiques, mais plus spécifiquement, dans le cadre de notre travail, des diphénylpolyènes (DPPs), des monomères de styrène, ainsi qu’un oligomère de polystyrène. Dans le deuxième cas, il s’agit de chaînes de polynucléotide complexant des atomes d’argent, à l’état ionique, puis neutre. L’objectif général de notre travail consiste en l’élucidation des propriétés structurales, énergétiques et dynamiques de ces complexes, à l’aide de méthodes théoriques basés sur des champs de forces dits classiques.

Concernant le premier système d’intérêt, nous avons utilisé le champ de forces (FF) MMFF94, que nous avons introduit nous-mêmes dans le code source du programme de simulation Tinker. Nous avons d’abord étudié l’organisation des tubules de CDs par trois méthodes différentes : un examen structural des géométries issues de la Cambridge Structural Database, des études en recuit simulé pour évaluer la stabilité des arrangements tubulaires, et une procédure de construction incrémentale des tubules par dynamique moléculaire (DM). Pour les β-CDs, les investigations ont abouti à une configuration tête-à-tête, tandis que les γ-CDs favorisent un triplet tête-à-tête+queue-à-tête. La position et les interactions des molécules d’eau à l’intérieur des arrangements tubulaires obtenus ont été également étudiées. Différents complexes de DPPs (DPB, DPH et DPO) inclus dans les tubules de β- et γ-CDs ont été considérés et comparés sur base de critères structuraux, énergétiques et dynamiques. Des déstabilisations des arrangements ont été observées pour les orientations perpendiculaires des DPPs et pour les tubules les plus fortement occupés. Concernant les assemblages entre la γ-CD et les deux plus longs DPPs, plusieurs arrangements présentent une stabilité similaire. Le même type d’analyses a été appliqué pour l’inclusion du styrène et du polystyrène dans les tubules de β- et γ-CDs. Celles-ci nous ont permis de corriger des hypothèses formulées par des expérimentateurs concernant la polymérisation in situ du styrène.

Nous avons ensuite étudié des systèmes chromophores composés d’agrégats d’argent stabilisés par des brins de polynucléotide. À cette fin, des potentiels d’interaction classiques relatifs à l’argent, neutre et cationique, ont été introduits dans le FF AMBER. Des simulations en DM ont permis d’analyser la nature et la force des interactions entre les différentes parties des oligomères nucléiques et les agrégats d’argent, à travers des moyennes d’énergies d’interaction. Des analyses conformationelles ont été nécessaires afin d’explorer la flexibilité des assemblages supramoléculaires, plus particulièrement des fonctions de distribution radiale et des cartes de type Ramachandran.

La défense est publique

Télecharger : vCal