Ce document est le fruit d'un long travail approuvé par le jury de ...

1.2. La polarisation explicite est-elle nécessaire ? 11
périphériques à la surface de la membrane ainsi que sur la structure et la fonction des
protéines membranaires [71]. Des simulations de mono-couches lipidiques montrent sans
ambiguïté que l’utilisation d’un potentiel polarisable, à la différence des modèles additifs
existants, permet une reproduction du potentiel transmembranaire en très bon accord avec
l’expérience [72, 73]. Des simulations de dynamique moléculaire de bicouches lipidiques
polarisables publiées récemment, accréditent totalement les conclusions fomulées à partir
des monocouches [74, 75].
D’autres types d’interface, apparus avec l’émergence de nanosystèmes hybrides
impliquant en particulier des interfaces solides et du matériel biologique (ADN, protéines,
médicaments...) sont aujourd’hui l’objet d’étude de modélisation [76]. La description pré-
cise de processus d’association à de telles interfaces peut nécessiter un traitement rigoureux
des changements de polarisation du substrat absorbé ainsi que de la surface, surtout
lorsque celle-ci est fortement polarisable (nanotubes de carbone, nanoparticules...) [76–78].
Les champs de force additifs de paire sont en général considérés comme semi-
quantitatifs [79, 80]. Certaines situations spécifiques peuvent néanmoins nécessiter
d’être modélisées avec un grand degré de précision. Tel est le cas de certaines études
pharmaceutiques où l’objectif est l’identification de molécules ayant une grande affinité
pour une cible protéique donnée. Pour ce faire, des méthodes de docking [81] faisant appel
à une fonction de score empirique sont en général utilisées. Toutefois pour des systèmes où
les effets spécifiques liés à la polarisation sont importants ces méthodes peuvent s’avérer
inefficaces. Une description plus précise des interactions protéines–ligands devient alors
nécessaire pour obtenir une réponse adéquate. Prenons le cas de l’association de deux
ligands chargés, la benzamidine et la diazamidine avec la trypsine [82]. Les différences
d’énergie libre associées à la transformation alchimique benzamidine–diazamidine dans
l’eau et dans la trypsine sont de l’ordre d’une dizaine de kcal/mol. La différence relative
entre ces deux quantités n’est en revanche que de ∼ 2 kcal/mol. Jiao et al. ont montré
que la modélisation de cette faible différence nécessitait l’utilisation d’un potentiel
polarisable (ici Amoeba [48, 83–85]) seul capable de rendre compte des effets spécifiques
de l’eau et du site actif de la trypsine sur la distribution électronique des deux solutés
chargés. Des conclusions similaires ont été obtenues par d’autres études d’association
protéine–ligand [85–87].