Caractérisation théorique de l'influence de la substitution de cations natifs par le plomb dans des composés d'intérêt biologique

par Christophe Gourlaouen

Thèse de doctorat en Chimie informatique et théorique

Sous la direction de Bernard Silvi.

Soutenue en 2006

à Paris 6 .

mots clés

• Saturnisme Pb
• DFT relativiste
• Dynamique Car-Parrinello
• Hydratation
• Metalloprotéine, Ca2+, Zn2+
• Calmoduline
• Chimie quantique
• Elf
• Intoxication par le plomb -- Étiologie

Résumé

Ce travail est une approche des causes moléculaires du saturnisme à travers l’étude de la substitution par Pb2+ de cations natifs dans des modèles protéiques. L’utilisation de pseudopotentiels est validée par comparaison avec les résultats issus d’une approche relativiste à 4 composantes appliquée à des complexes aqueux, carbonylés, acétyléniques et vinylidéniques de Au+ et Pb2+. La considération de la solvatation, nécessaire à la modélisation de l'environnement biologique, est réalisée soit par optimisation de géométrie de clusters octaaqua soit par dynamique moléculaire Car-Parrinello. Les résultats de ces deux approches valident la stoechiométrie [M(H2O)8]2+ pour l’état hydraté des cations M2+ considérés. L’étude des sites protéiques après substitution par Pb2+ montre que sa paire 6s2, holo- ou hémidirectionnelle, induit de fortes déformations structurales des modèles. Energétiquement, l’échange est en général favorable pour les métalloprotéines à calcium mais pas pour celles à zinc.

Titre traduit

Theoretical characterization of the impact of native cation substitution by lead in compounds of biological interest

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