Mise au point d’un système peptidique réversible pour l’exploration de chimies hors équilibre

Designing a reversible peptide system for out of equilibrium chemistry exploration

• Auteur / Autrice : Nicolas Capit
• Direction : Nicolas Giuseppone, Emilie Moulin
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie moléculaire - chimie supramoléculaire
• Date : Soutenance le 07/12/2021
• Etablissement(s) : Strasbourg
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences chimiques (Strasbourg ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut Charles Sadron (Strasbourg ; 1985-....)
• Jury : Président / Présidente : Valérie Marchi
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Raphaël Plasson
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Valérie Marchi, Ludovic Jullien

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polymères

Synthèse (chimie)

Chimie supramoléculaire

Mots clés libres

Chimie hors-équilibre

Synthèse peptidique

Chimie supramoléculaire

Polymères dynamiques

Out of equilibrium chemistry

Peptide synthesis

Supramolécular chemistry

Dynamic polymers

Résumé

Les êtres vivants sont des systèmes chimiques maintenus en état de hors équilibre en dissipant l’énergie qu’ils prélèvent dans leur milieu. Ceci leur confère des capacités remarquables telles que le mouvement, la capacité de communication, des structures dynamiques et le maintiens de conditions propices à leur fonctionnement. Si l’on souhaite que les matériaux de demain possède de telles capacité alors il convient d’étudier et d’apprendre à élaborer des systèmes dissipatifs hors équilibre. C’est l’objectif que ce fixe le présent travail de thèse. La mise au point d’un système polymérisable de façon réversible qui conduirait à un système hors équilibre en présence d’un gradient de température par phénomènes de réaction diffusion. Le système polymérisable choisi est le système peptidique dont la liaison est rendue dynamique via l’incorporation de N-méthyl-cystéine au sein de la séquence d’acides aminés. Pour ce faire les données thermocinétiques de la réaction de ligation/dissociation sont obtenues et un système dynamique surnommée « polymère vivant » est mis au point. Son évolution dans différentes conditions de températures et concentrations sont évalué ainsi que l’évolution sur la distribution des espèces générées. Une approche théorique est ensuite réalisée afin d’obtenir un modèle cinétique simple du système.

Living organisms are chemical systems self-maintained in an out of equilibrium state through the dissipation of energy taken from its environment. This allows for some remarkable properties such as movement, the ability for communication, dynamic structures and the upkeep of conditions vital for the survival of those systems. If the materials of the future are to possess such properties, then the study and creation of out of equilibrium dissipative systems is of the uttermost interest. This is the main goal of this thesis work. The design of a polymerizable reversible system which would to an out of equilibrium system in a temperature gradient by reaction diffusion processes. The chosen polymerizable system is the peptide system and the peptide bond is made reversible through the incorporation of an N-methyl-cysteine in the amino acid sequence. To this end, the thermokinetic data for the ligation/dissociation reaction were obtained and a dynamic system dubbed “living polymer” was designed. The evolution of such system in different temperature and concentration conditions is then monitored to track the evolution of the distribution of species. A theoretical approach of the system then leads to the creation of a simplistic kinetic model to predict its behavior.