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Simulations numériques de l'endommagement des molécules biologiques soumises aux rayonnements ionisants (candidatures H/F souhaitées)

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Informations générales

Référence : UMR8000-AURDEL-001
Lieu de travail : ORSAY
Date de publication : vendredi 27 septembre 2019
Nom du responsable scientifique : Aurélien de la Lande
Type de contrat : CDD Doctorant/Contrat doctoral
Durée du contrat : 36 mois
Date de début de la thèse : 1 février 2020
Quotité de travail : Temps complet
Rémunération : 2 135,00 € brut mensuel

Description du sujet de thèse

La radiolyse des cellules produit une myriade d'espèces chimiques extrêmement agressives endommageant l'ADN, les protéines et les membranes. Cela conduit au vieillissement cellulaire voire à la survenue de cancers. A l'inverse certains types de rayonnements ionisants (par exemple des particules alpha d'énergies cinétiques de l'ordre du MeV) sont prometteurs dans le contexte de leur utilisation en hadron-thérapie. A l'heure actuelle on ne connait que très mal les premiers stades de l'irradiation des biosystèmes par des particules de hautes énergie. Les approches expérimentales actuelles trouvent ici leurs limites en raison de la fugacité des espèces réactives impliquées et de la complexité moléculaire des édifices biologiques. Les approches numériques sont donc un outil de choix tout en représentant un immense défi à relever.

L'objectif de cette thèse sera d'explorer les réponses physico-chimiques de molécules biologiques modèles de plus ou moins grandes tailles (peptides, oligonucléotides, complexes ADN/protéines…) à l'irradiation par des particules de hautes énergies (alpha, beta, protons, hadrons). L'enjeu sera d'une part de comprendre le dépôt d'énergie à l'échelle de temps sub-femtoseconde et d'autre part de caractériser la réactivité chimique ultrarapide qui en découle. Cette recherche s'appuiera sur des expériences de radiolyse pulsée réalisées au laboratoire par nos collaborateurs [1]. A cette fin des techniques de simulation innovantes développées au LCP seront mobilisées [2]. Le-a doctorant-e sera ainsi formé-e aux techniques de propagation explicite de la densité électronique (Real Time TD-DFT), à la dynamique non-adiabatique de type Ehrenfest, aux approches hybrides de type QM/MM (Quantum Mechancis/Molecular Mechanics) et à la dynamique moléculaire classique.

Contexte de travail

Le LCP est une Unité Mixte de Recherche entre le CNRS et l'Université Paris Sud (http://www.lcp.u-psud.fr/). L'étude la chimie sous rayonnements ionisants est l'une des thématiques historiques du LCP. Notamment le LCP héberge la plateforme de cinétique rapide ELYSE (radiolyse pulsée picoseconde)
Le LCP compte en son sein à la fois des équipes de physico-chimie théorique et des équipes expérimentales.
Cette thèse se déroulera ainsi au sein du groupe Théorie et Simulation et sera dirigée par A. de la Lande (http://hebergement.u-psud.fr/delalandecnrs).

Contraintes et risques

Le ou la condidat-e retenu-e devra avoir reçu une bonne formation en chimie physique et/ou en chimie quantique, être motivé-e et travailleur-se. Une expérience préalable en simulation numérique (e.g. dynamique moléculaire classique, ab initio ou en QM/MM) acquise par exemple lors de stages de recherche de Master sera un avantage ; de même que des bases en programmation informatique. Ce sujet de thèse fait partie d'un projet plus vaste financé par l'Agence Nationale de la Recherche (projet RUBI). Le doctorant-e devra donc montrer sa capacité à travailler en équipe au sein d'un consortium réunissant plusieurs équipes de recherche.

Informations complémentaires

Financement de l'ANR (programme RUBI)

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