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1.2. La polarisation explicite est-elle nécessaire ? 13
espèces fortement polarisables et fortement polarisantes est susceptible de requérir un
traitement explicite de la polarisation. Le site actif des métalloprotéines impliquant
souvent des acides aminés polarisables et de petits ions fortement polarisants illustre
parfaitement cette situation. En particulier, Gresh et collaborateurs [86, 120–126] ont
étudié des systèmes pour lesquels l’inclusion de transfert de charges entre le cation zinc
(Zn 2+ ) et les acides aminés sont importants pour décrire avec précision le site actif. Le
traitement explicite de la polarisation (induction et transfert de charge) est nécessaire
pour décrire les conformations obtenues expérimentalement de la protéine HIV-1 [126]
possédant deux cations zinc au site d’interaction.
Jusqu’à récemment, les champs de force additifs de paires étaient utilisés dans le cadre
de simulations de dynamique moléculaire de relativement courte durée (picosecondes,
nanosecondes) permettant de modéliser un système à proximité d’une conformation locale,
comme c’est le cas pour les simulations de protéines autour de la conformation obtenue
par cristallographie. Aujourd’hui, avec l’avènement des supercalculateurs parallèles et
des codes de dynamique moléculaire scalables appropriés, les temps caractéristiques
accessibles se situent dans des échelles de temps plus grandes, de l’ordre de quelques mi-
crosecondes voir de la milliseconde [127] pour des systèmes composés de plusieurs dizaines
de milliers d’atomes. Il est donc clair que l’espace conformationnel peut être décrit de
façon plus extensive permettant ainsi d’accéder à d’importants changements de géométrie.
Dans ce contexte, il est important de pouvoir modéliser précisément les différents états
énergétiques du système ainsi que les barrières les séparant. Des études récentes effectuées
par Freddolino et al. [128–130] ont mis en évidence que les champs de force additifs ne
permettent pas toujours de décrire de telles transitions conformationnelles. Ils ont montré,
en étudiant le repliement du domaine WW de la protéine humaine Pin1 que les champs
de force Charmm et Amber n’étaient pas à même de reproduire fidèlement le chemin
de repliement caractérisé expérimentalement. En particulier, la simulation reproduit un
repliement préférentiel en hélices contrairement aux observations expérimentales mettant
en évidence la présence de feuillets β [131]. Pour éviter de « mal » replier les protéines,
il semble important, entre autres, d’utiliser un modèle de champ de force plus raffiné tel
qu’un champ de force polarisable qui pourra aussi avoir des potentiels explicites pour les
liaisons hydrogènes ou des sites non-atomiques [130]. Les phénomènes lents, de l’ordre de
la µs tels que le repliement de protéines sont des cas d’études récents pour des simulations
tout atomes [132–135] et de ce point de vue, il reste encore beaucoup à découvrir sur