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Thèse : De la théorie des pavages aux fibres biologiques (H/F)

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Informations générales

Référence : UMR5127-LAUVUI-001
Lieu de travail : LE BOURGET DU LAC
Date de publication : mercredi 24 juillet 2019
Nom du responsable scientifique : Laurent Vuillon
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 octobre 2019
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

Le sujet de thèse consiste à étudier les relations entre les contraintes géométriques et les contraintes dynamiques du système. On focalise sur la transition géométrique induite par la mutation d'acides aminés dans des protéines oligomériques associée à des maladies comme l'Alzheimer, le diabète de type II, le Parkinson,… Pour modéliser les fibres, le projet est divisé en trois parties focalisant sur trois échelles cruciales pour la résolution du problème. La première échelle porte sur les acides aminés et leurs interactions qui sont affectés par la mutation que l'on va identifier à l'aide du réseau local autour de chaque acide aminé. En particulier, certains acides aminés vont former une nouvelle interface pour pouvoir construire la fibre. La deuxième échelle consiste à étudier les interactions au niveau des interfaces et le réseau local des interfaces. Enfin, la troisième échelle porte sur la construction globale de la fibre à l'aide de la théorie des groupes et des pavages. La combinaison des réseaux locaux et des contraintes globales de pavage permettra de retrouver les propriétés importantes pour passer du modèle théorique aux données expérimentales sur les fibres biologiques.

Le doctorant travaillera sur les fibres biologiques en général et validera la construction théorique des trois échelles sur de nombreux exemples de vraies fibres biologiques. C'est pour cela que nous recherchons des candidats qui ont des compétences en mathématiques et en particulier en topologie des graphes, apprentissage statistique et en théorie des pavages. Le doctorant étudiera, par exemple, la P53 qui est une protéine avec une symétrie importante pour pouvoir supprimer les protéines mal formées ; Ure2p qui combine une partie ordonnée et une partie désordonnée et la synuclein qui est entièrement désordonnée. Dans les deux derniers cas, l'approche par les réseaux sera limitée et l'étudiant devra rechercher les informations sur la construction des fibres dans notre base de données de voisinages des acides aminés et dans les données expérimentales. Enfin, la construction de la fibre prendra en compte des paramètres globaux provenant de la géométrie 2D et 3D pour pouvoir réduire l'espace de recherche. La séquence d'acides aminés sera étudiée en termes de premiers voisins pour pouvoir construire le réseau d'intéractions qui va répondre aux invariants mathématiques basés sur notre base de données de voisinage d'acides aminés. Ce travail sera ambitieux mais permettra de construire un modèle général des fibres biologiques et de l'appliquer aux fibres biologiques.

Contexte de travail

Le laboratoire LAMA est un laboratoire de mathématiques situé au Bourget-du-Lac près de Chambéry. Il compte une trentaine de permanents (chercheurs et enseignants-chercheurs) dans les thématiques des mathématiques pures, mathématiques appliquées et mathématiques pour l'informatique. l'équipe d'accueil sera l'équipe LIMD (Logique, Informatique et Mathématiques Discrètes).
Le doctorant travaillera également à l'IXXI de l'ENS-Lyon et au laboratoire Ampère à Lyon avec Claire Lesieur pour la partie biologique.

Informations complémentaires

La thèse s'effectue dans le cadre du projet 80 Prime du CNRS.
En effet, dans le cadre des 80 ans du CNRS, la Mission pour les initiatives transverses et interdisciplinaires (MITI) a lancé l'appel à projet 80|Prime destiné à soutenir et renforcer l'interdisciplinarité entre les instituts du CNRS.

Le projet GeoFiber fait partie des lauréats de cet appel à projets inter-instituts multi-équipes, pour mener des recherches à la frontière des instituts CNRS, l'Institut National des Sciences Mathématiques et de leurs Interactions (INSMI) et l'Institut des Sciences de l'Ingénierie et des Systèmes (INSIS).

Ainsi la thèse s'inscrit dans le projet GeoFiber qui consiste à comprendre la structure des fibres biologiques provenant de l'agencement de protéines

Le futur doctorant, Laurent Vuillon, enseignant-chercheur au LAMA (INSMI), et Claire Lesieur, chargée de recherche CNRS au Laboratoire Ampère (IXXI, INSIS), travailleront conjointement sur la structure des fibres biologiques et proposeront en 2019 de nouveaux modèles mathématiques et biologiques pour comprendre la structure des fibres biologiques provenant de l'agencement de protéines. Cette étude, par nature pluridisciplinaire, fera intervenir de la théorie des groupes, des pavages et des réseaux ainsi que des invariants topologiques. Ceci afin d'étudier les mutations d'acides aminés qui mènent à des transitions géométriques dans les protéines et à des maladies du vieillissement comme l'Alzheimer, le Parkinson et certains cancers.

Ce travail se focalisera sur trois échelles différentes : les interactions au niveau des acides aminés, au niveau des interfaces entre protéines et enfin les contraintes globales, provenant de la théorie des groupes, qui régissent la construction de fibres biologiques.

Cette recherche vise à appliquer, pendant la thèse, ces résultats à de vraies fibres biologiques et de pouvoir prédire quelles conformations géométriques peuvent construire des oligomères et quelles conformations donnent naissances à des fibres biologiques et à des pathologies.

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