Simulations par dynamiques moleculaires de systemes auto-assembles construits a partir du digeranylphosphate de sodium

Molecular dynamics simulations of self-assemblies systems built from digeranylphosphates sodium

• Auteur / Autrice : ALAIN PORQUET
• Direction : Georges Wipff
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie
• Date : Soutenance en 1997
• Etablissement(s) : Université Louis Pasteur (Strasbourg) (1971-2008)

Résumé

Le digeranylphosphate de sodium (dmp#-, na#+) est un petit phospholipide, candidat pressenti a la formation des membranes primitives. Il s'assemble en bicouche pour former des vesicules, dont le mode d'organisation n'est pas connu experimentalement. Ceci a stimule une etude theorique, par simulations de dynamiques moleculaires, qui font l'objet de cette these. Nous avons simule d'abord le monomere (dgp)#1 afin de voir l'influence du milieu simule (hydrophile ou lipophile) sur sa conformation et sa preorganisation en epingle favorisant son assemblage. De nombreux tests concernant sa representation electrostatique ont ete effectues. Puis la disposition relative a ete etudiee sur les agregats (dgp)#3 et (dgp)#9 en solution. Des molecules presentant des analogies structurales avec le dgp (dimethylphosphate, methyl-geranyl ether et dimethyl-2,6-decadiene-2,6) ont aussi ete simulees dans les memes conditions afin de comparer les conformations des tetes phosphates, des chaines alkyles, ainsi que leurs interactions mutuelles. Ensuite, de nombreuses tentatives ont ete effectuees pour simuler une petite bicouche (2x16 dgp) entouree d'eau. Comme il s'est avere que celle-ci etait trop petite, nous avons repris avec succes la simulation d'une bicouche (2x36 dgp) neutres, sans contre-ions, entouree d'eau, pendant 400 ps. Elle reste assemble, mais tres desordonnee. Nous avons analyse ses caracteristiques (epaisseur, rugosite, surface par tete polaire, ordre local et permeabilite) ainsi que les conformations preferentielles et les mouvements transversaux des dgp. Le role du contre-ion na#+ a ete etudie a partir de simulations d'une monocouche de 36 (dgp#-, na#+) placee a une interface eau/argon. Contrairement a la bicouche neutre, celle-ci se destructure rapidement et s'incurve pour former une poche d'eau (contenant des na#+) dans l'argon. Les positions des contre-ions na#+ et des molecules d'eau en interaction avec les tetes polaires (po#4#-) ont aussi ete caracterisees. Sur le plan methodologique, nous avons verifie que l'instabilite de cette monocouche n'etaient vraisemblablement pas lie a la non prise en compte des interactions a longue distance (> 12 a). En effet, lors d'une simulation refaite avec la sommation d'ewald, cette monocouche reste instable, bien qu'elle se dissocie plus lentement. Ces simulations ouvrent la voie a celles d'une bicouche chargee de dgp, en presence des contre-ions, ainsi qu'a celle d'analogues a chaines alkyles plus longues, formant des assemblages plus stables