Structure, Dynamique Et Transport D’énergie Dans Les Macromolécules Biologiques

**Structure, Dynamique et Transport d’énergie dans les Macromolécules Biologiques**:

- Réf **ABG-131798**
- Sujet de Thèse
- 09/05/2025
- Contrat doctoral
- CentraleSupélec
- Lieu de travail- Gif sur Yvette - Ile-de-France - France
- Intitulé du sujet- Structure, Dynamique et Transport d’énergie dans les Macromolécules Biologiques
- Champs scientifiques- Biotechnologie
- Mots clés- biophysique, énergie, désordre

**Description du sujet**:
Cette proposition de thèse se situe à l’interface entre la physique statistique, le transport dans matière condensée et la biologie moléculaire. Elle explore le paradigme des molécules biologiques en tant qu’archétypes de matière active complexe, caractérisés par la coexistence intrinsèque d’ordre et de désordre. En envisageant ces systèmes comme des nanomachines thermiques, l’objectif est d’élucider comment des phénomènes de localisation d’ondes et des mécanismes de transport hors-équilibre associés au désordre interviennent dans la régulation de leurs fonctions biologiques.

Les macromolécules biologiques, telles que les protéines, ADN ou la chromatine, constituent des systèmes mésoscopiques dans lesquels le désordre structurel peut induire des phénomènes analogues à la localisation d’Anderson, observée dans les solides désordonnés. En particulier, la localisat
- Figure _1_: Réseau de transport énergétique dans la protéine SPIKE du SARS-COV2 et principaux domaines impliqués dans la rentrée virale_

Le second axe se focalise sur la dynamique et topologique de l’ADN, plus particulièrement la chromatine, dans différents types de cellules vivantes. Cet axe vise à étudier le couplage entre les modes de torsion, les vibrations localisées associées à la structure et à la topologie du matériel génétique, afin de comprendre comment les interactions entre le matériel génétique et les protéines modifiants sa structure 3D influencent
- Figure _2_: Chromatine et Histone dans une cellulle (Image d'AFM)_

la transcription d’un ensemble de gènes (Figure 2). Pour valider les modèles théoriques proposés, nous intégrerons des données expérimentales issues de techniques développées au laboratoire, telles que la capture de la signature topologique par laser pulsé et l’analyse de séquençage par Nanopore, parallèlement à des simulations numériques basées sur la dynamique moléculaire. Ces approches combinées permettront d’établir un cadre robuste pour appréhender les mécanismes de transcription impliqués dans l’épigénétique.

La validation expérimentale s'appuiera sur un réseau de collaborations établies. Au niveau local, nous développerons les techniques de capture d’empreintes topologiques pour caractériser les structure 3D de la chromatine (ADN) par laser. En parallèle, nos partenariats avec l'Institut Pasteur et l'INSERM permettront d'accéder à des infrastructures de pointe pour le séquençage**ainsi que des lignées cellulaires à analyser, notamment dans le contexte des maladies infectieuses et du cancer. Ce projet offre ainsi une opportunité unique pour un physicien ou un statisticien de contribuer à des avancées fondamentales en physique et en biologie moléculaire, en intégrant développements théoriques, calculs et simulations numériques, ainsi que validations expérimentales, afin d’explorer en profondeur les mécanismes régissant la matière vivante.

**Nature du financement**:

- Contrat doctoral

**Précisions sur le financement**:

- déjà obtenu et sécurisé

**Présentation établissement et labo d'accueil**:

- CentraleSupélec

Campus CentraleSupelec et Ecole Normale Supèrieure, Université Paris-Saclay

Mathématique, statistiques, analyse de données, biophysique.