Format PDF - IPN - IN2P3

Énergie et environnement
47
Figure 6 : approche multi-échelles
dernier objectif, nous serons confrontés aux structures complexes des protéines, ainsi qu'à la difficulté de
les cristalliser. Nous envisageons donc de travailler en parallèle sur des ligands organiques simples qui
portent certains des groupes fonctionnels des sites de complexation des métaux dans les protéines, tout
en s'affranchissant de la complexité de la structure tertiaire (tridimensionnelle) de ces dernières. Dans cette
optique, les peptides, assemblages d'acides aminés, possèdent les fonctions essentielles des protéines,
c'est-à-dire les fonctions des chaînes latérales adéquates ainsi que les groupements amides des liaisons
peptidiques. Ces ligands plus petits permettront également l'utilisation de calculs théoriques (statique et/ou
dynamique) afin d'élaborer des modèles structuraux permettant de mieux appréhender les structures complexes
actinides/protéine.
L’activité théorique (transversale aux différentes thématiques du groupe de radiochimie) porte principalement
sur des études multi-échelles (Figure 6) de l’interaction des éléments radiotoxiques avec des ligands
et/ou des surfaces.
a) Simulation ab initio statique (modèle d’étude : ~ 100 atomes) : cette première partie consiste à étudier
au moyen de la théorie de la fonctionnelle de la densité sous sa forme périodique et statique les
interactions entre surfaces minérales (et/ou ligands) et des radionucléides afin de décrire localement le
plus précisément possible les processus d’interaction (identification des sites actifs, effet de la relaxation
atomique et électronique, nature des liaisons formées, etc…).
b) Simulation de dynamique moléculaire ab initio (modèle d’étude : ~500 atomes) : cette seconde partie
consistera à introduire dans les modèles d’étude les effets explicites des molécules du solvant et d’autre
part, dans les simulations numériques, les effets de la température ainsi que les effets dynamiques. Une
approche de dynamique moléculaire ab initio de type Car-Parrinello sera utilisée. Ces simulations numériques
permettront d’étudier : i) le comportement des radionucléides en solution (caractérisation des premières
sphères de solvatation), ii) l’interface solvant/surface (types de liaison formées et structuration des
premières couches de solvant au-dessus de la surface), iii) les complexes formés ainsi que les effets de
compétition. Cette méthodologie permettra de simuler la dynamique de ces interactions sur une échelle
de temps de l’ordre de la dizaine de picoseconde.
c) Simulation de dynamique moléculaire classique (modèle d’étude: 5000 atomes) : cette troisième
partie consistera, en se basant sur les résultats de dynamique moléculaire ab initio, à développer des
potentiels d’interaction polarisables afin d’utiliser des modèles d’étude plus réalistes (~ 5000 atomes).
Les méthodes de dynamique moléculaire classique permettront d’accéder à des échelles de simulation