Dr Cristiano De Michele

Pays: 
Italy
Programme: 
Smart Loire Valley Programme*
Période: 
décembre, 2015 au Novembre, 2016

Établissement d'origine

“Sapienza” University of Rome - IT

Laboratoire d'accueil

CBM-CNRS - FR

Hôte scientifique

Pr Francesco PIAZZA

PROJET

Biologie cellulaire sous la perspective de la physique des colloïdes : étude computationnelle des interactions biomoléculaires a mi-chemin entre l’éprouvette  et la cellule.

L’intérieur de la cellule est un milieu très complexe et encombré, avec 40 % de son volume disponible fourmillant de centaines de milliers de biomolécules de tout type et taille, structuré dans des compartiments spécifiques séparés par différentes membranes et rempli de petits organites et structures filamenteuses (cytosquelette). Comment les protéines peuvent-elles repérer leurs partenaires de liaison dans un environnement de telle complexité – ressemblant plus à une ville animée que à un simple substrat biologique, demeure l'une des énigmes les plus insaisissables de la biologie.

Suite aux récents progrès techniques en imagerie, de pair avec les progrès considérables dans les approches computationnels, on est maintenant convaincu que l'environnement lui-même est un facteur clé dans la régulation des processus biochimiques qu'il abrite. Cependant, il est très difficile d’interpréter les expériences de transport et d'association biomoléculaire effectuées dans la cellule, en raison de la pléthore d'effets inconnus et parasites qui sont susceptibles d'affecter les mesures. La solution commune à ces inconvénients est  l’éprouvette (test-tube). Toutefois, afin de pouvoir réaliser des expériences dans les conditions requises, on paie le prix d’étudier une pâle copie du processus d’intérêt, distillé dans des conditions diluées et contrôlées qui cependant l’éloignent  de manière radicale du processus originel.

Le présent projet vise à réaliser une étape intermédiaire, s'arrêtant à mi-chemin entre l'éprouvette et la cellule, dans le domaine des colloïdes. Avec l'aide du chercheur recruté, et en s'appuyant sur des concepts et méthodes issus de la physique des colloïdes, nous allons construire des outils de calcul pour simuler l’association biomoléculaire dans des environnements complexes. Les biomolécules seront modélisées comme des objets durs convexes (ODC) ou des collections d’ODCs librement joints. L'environnement sera rempli d'agents de crowding de forme différente (la forme est un facteur important regulant la mobilité), de taille différente (permettant ainsi d'explorer l'effet de mélanges spécifiques) et tout en variant la concentration (crowding). Les interactions enthalpiques seront modélisées via des tâches de liaison (sticky spots), à savoir des potentiels constants par morceaux locales, qui nous permettront d'explorer les effets de l’encombrement cellulaire sur l'association biomoléculaire suivant le subtil fils rouge des bilans enthalpie/entropie.