Etude de la dynamique biomoléculaire sous haute pression par diffusion neutronique

Study of biomolecular dynamics under high pressure by neutron scattering

• Auteur / Autrice : Jérémie Marion
• Direction : Judith Peters
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique pour les sciences du vivant
• Date : Soutenance le 17/12/2015
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique (Grenoble, Isère, France ; 1991-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut de biologie structurale (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Irina Mihalcescu
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Thomas Gutberlet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Oger, Christian Roumestand

Mots clés

Mots clés contrôlés

Neutrons -- Diffusion

Hautes pressions

Biomolécules

Dynamique

Mots clés libres

Dynamique

Biomolécules

Haute pression

Diffusion neutronique

Dynamics

Biomolecules

High pressure

Neutron scattering

Résumé

La poursuite de nouveaux angles de recherche est depuis toujours l'un des facteurs clés du progrès scientifique. Au travers de ce travail, nous amenons de nouveaux éléments permettant d'ouvrir une discussion sur la dynamique moléculaire et la structure des biomolécules, étudiées par diffusion neutronique sous haute pression. Le projet d'étude s'axe sur différents sujets ayant pour dénominateur commun la haute pression en biologie, fil conducteur de ces recherches. L'intérêt de la haute pression en biologie n'est pas a priori évident ; pourtant, un grand nombre de points stimulent ce champ d'investigation. Une partie conséquente de la biosphère subit un environnement sous haute pression : les organismes barophiles des grands fonds marins subissent des conditions de stress uniques, qui soulèvent des questions sur l'adaptation biologique. D'autre part, la haute pression trouve un intérêt concret dans l'agro-alimentaire pour la conservation alimentaire ou, nouvellement, la fabrication de vaccins. Cependant, ces recherches se situent en aval des travaux qui nous intéressent dans cet ouvrage. La thèse présentée donne une vision plus théorique, ou phénoménologique, de processus tels que des états métastables protéiques, leur dénaturation, ou encore l'étude de la transition dynamique, aux travers d'expériences adaptées au besoin du sujet entrepris. Un tel travail ne permet pas de couvrir toutes les informations nécessaires pour aborder une vision globale du sujet. L'ouvrage se concentre donc sur l'étude par diffusion neutronique des effets de la pression en biophysique pour élaborer de nouvelles possibilités de recherches, qui seront discutées ici.

Seeking new research options have always been the heart of scientific progress. Through this work, new elements are brought to start a discussion about molecular dynamics and biomolecule structure studied through high pressure experiments with neutron scattering. The project explores different subjects all gathered around the high pressure guideline. High pressure interest in biology might seem quite opaque: however, a large amount of points justifies this investigation field. A large part of the biosphere undergoes high pressure stress due to the fact of its presence in the deep sea, raising question about biological adaptation to high pressure environment, for example. High pressure in the last decades has raised interest on other purposes like food conservation or vaccine fabrication. These research fields are on the final stage of the steps studied in this work, that starts its origin through more theoretical and phenomenological events. The manuscript covers different areas such as dynamical transition or metastable state and denaturation of proteins through experiments designed to the need of the research. Such a field requires a gigantic amount of investigation while restraining the possibilities of generalization. Thus, the work is focused on neutron scattering as a probe for high pressure studies in biophysics in order to elaborate new research clues in the field dealt with.