Réalisation d'un champ de forces hybride classique/quantique : développement, validation et application à la réactivité enzymatique

Realisation of an hybrid classical/quantum force field : development, validation and application to enzymatic reactivity

• Auteur / Autrice : Gérald Monard
• Direction : Jean-Louis Rivail
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie informatique et théorique
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Nancy 1
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université Henri Poincaré Nancy 1. Faculté des sciences et techniques

Mots clés

Mots clés contrôlés

Papaïne

β-lactamases

Enzymes

Chimie physique et théorique

Mots clés libres

Enzyme

Activité enzymatique

Dynamique moléculaire

Résumé

L’étude de la réactivité enzymatique nécessite l'utilisation d'une méthode décrivant finement le comportement des électrons à l'intérieur du site actif d'une enzyme. La mécanique quantique, seule, ne peut répondre à ce problème de par le cout prohibitif des calculs sur de très gros ensembles moléculaires. La mécanique moléculaire, quant à elle, représente assez mal la rupture ou la création de liaisons et est donc mal adaptée a la description de réactions chimiques. Au cours de nos travaux, nous avons participé au développement d'un nouveau formalisme, le champ auto-cohérent local (LCSF), qui permet de représenter quantiquement le fragment réactif d'un macro-système tout en tenant compte, grâce à la mécanique moléculaire, de l'influence de son environnement. Trois objectifs ont été atteints : - tout d'abord nous avons développé un nouveau champ de forces hybride classique/quantique utilisant le formalisme LSCF afin d'être en mesure d'étudier, par optimisation de géométrie ou par dynamique moléculaire, un système réactif macromoléculaire ; - puis nous avons valide le champ auto-cohérent local ainsi que notre champ de forces hybride classique/quantique sur de petits systèmes de référence ; - enfin nous avons décrit quelques exemples d'applications de ces nouvelles méthodes tels que l'étude de la réactivité des Bêta-lactamases de classe A ou encore le transfert de proton a l'intérieur du site actif de la papaïne. Ainsi les travaux effectués lors de ce doctorat montrent toute la puissance d'une approche mixte mêlant la mécanique quantique et la mécanique classique pour déterminer la réactivité enzymatique.