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Stage

Visualisation du stage: STA647

Stage 2019-2020

M.BRUT, P.JOSEPH

MILE

TICS

Dynamique moléculaire, Biomimétisme

Modélisation moléculaire de la biomécanique de membranes biologiques modèles

Les bicouches lipidiques, éléments de base des membranes cellulaires, ont un rôle essentiel dans de nombreux processus biologiques. Leurs propriétés mécaniques sont notamment cruciales dans les interactions cellule-nanoparticules (NP) [1]. Les champs d’applications associés concernent principalement la nanotoxicité (comment les NP déstabilisent les membranes, modifient leur perméabilité et leurs propriétés mécaniques) et la nanomédecine (pouvoir de pénétration de différents nanovecteurs, capacité à libérer un principe actif à travers une membrane).

La modélisation à l'échelle moléculaire est un outil de prédilection pour comprendre cette interaction membrane-NP, en permettant la représentation in silico de membranes artificielles biomimétiques et de leur interaction avec des surfaces d’or, généralement basée sur des modèles de type “gros grains” [2].

Dans ce contexte, l’objectif principal de ce stage est de développer un modèle de bicouche lipidique à l’échelle moléculaire et de simuler sa réponse biomécanique à l’aide d’une approche originale développée par l’équipe M3 du LAAS [3]. L’intérêt est de pouvoir décrire les mécanismes physico-chimiques mis en jeu dans les processus biologiques. Ici, le but de ces calculs est d'étudier l'organisation et la mécanique intrinsèque de la membrane et d'évaluer les effets de l'interaction des NP.

Le stage, dédié à la modélisation moléculaire, sera supervisé par Marie Brut (M3). Le travail sera effectué en interaction étroite avec Pierre Joseph (équipe MILE, du LAAS-CNRS), qui développe des approches expérimentales complémentaires (microfluidiques) pour caractériser les membranes modèles [4], [5], en collaboration avec l'Université de Florence (Italie).

L'un des objectifs du stage sera de relier les caractéristiques de la membrane obtenues à l'échelle atomique aux données macroscopiques obtenues expérimentalement.

[1] C. Montis, D. Maiolo, I. Alessandri, P. Bergese, et D. Berti, « Interaction of nanoparticles with lipid membranes: a multiscale perspective », Nanoscale, vol. 6, no12, p. 6452‑6457, mai 2014.

[2] S. J. Marrink, A. H. de Vries, et A. E. Mark, « Coarse Grained Model for Semiquantitative Lipid Simulations », J. Phys. Chem. B, vol. 108, no2, p. 750‑760, janv. 2004.

[3] M. Brut, A. Estève, G. Landa, et M. Djafari Rouhani, « Toward in Silico Biomolecular Manipulation through Static Modes: Atomic Scale Characterization of HIV-1 Protease Flexibility », J. Phys. Chem. B, vol. 118, no11, p. 2821‑2830, mars 2014.

[4] C. Montis, B. Lonetti, U. Till, A.-F. Mingotaud, D. Berti, et P. Joseph, « Microfluidics to study interactions of model membranes with nanosystems », in 4th International Soft Matter Conference, Grenoble, France, 2016.

[5] C. Magnani et al., « Hybrid vesicles from lipids and block copolymers: Phase behavior from the micro- to the nano-scale », Colloids Surf. B Biointerfaces, vol. 168, p. 18‑28, août 2018.

Master ou Ingénieur

Possibilité d'indemnisation

570€/mois environ

1

4 à 6 mois

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