Méthodes numériques pour la simulation d'évènements rares en dynamique moléculaire

par Laura Silva Lopes

Projet de thèse en Mathématiques

Sous la direction de Tony Lelièvre et de Jérôme Henin.


  • Résumé

    L'objectif de la thèse est de tester l'efficacité de la méthode Adaptive Multilevel Splitting (AMS) sur l'échantillonnage d'évènements rares en dynamique moléculaire. Plus précisément, nous étudierons la simulation de la cinétique de dissociation d'un ligand d'une protéine, qui est un des ingrédients essentiels pour analyser l'efficacité d'un médicament. En particulier, il n'existe pas pour le moment de méthodes efficaces pour le calcul de la constante de dissociation. En collaboration avec des ingénieurs de l'entreprise pharmaceutique SANOFI et de chercheurs du Theoretical and Computational Biophysics Group du Beckman Institute, nous aimerions étudier les performances de la méthode AMS sur des cas pratiques. D'autres méthodes pourraient également être étudiées et notamment la méthode Parallel Replica. La thèse consistera à (i) comprendre les algorithmes et étudier leur fondements mathématiques, (ii) développer une expertise sur les systèmes biologiques étudiés et (iii) programmer et tester les algorithmes dans le code NAMD. De nouveaux développements méthodologiques seront nécessaires pour obtenir des résultats pertinents (paramétrisation des algorithmes pour les systèmes biologiques de type ligand-protéine, contraintes liées à l'environnement de programmation).

  • Titre traduit

    Numerical methods for simulating rare events in molecular dynamics


  • Résumé

    The goal of the thesis is to test the efficiency of the Adaptive Multilevel Splitting method (AMS) for sampling rare events in molecular dynamics. More precisely we will study the simulation of the protein-ligand dissociation kinetics, one of the essential ingredients to analyze drug efficiency. In particular, there aren't at this moment efficient methods to calculate the dissociation rate. In collaboration with engineerings of the pharmaceutic company SANOFI and researchers of the Theoretical and Computational Biophysics Group of the Beckman Institute, we would like to study the performance of the AMS method in practical cases. Other methods could also be studied, in particular the Parallel Replica. The thesis will consist on: (i) understand the algorithms and study their mathematical foundations, (ii) develop an expertise in the biological system studied and (iii) program and test the algorithms in the NAMD code. New methodological developments will be necessary to obtain pertinent results (parametrization of the algorithms for biological systems of type protein-ligand, constraints related to the programming environment)