Description du sujet de thèse

L'auto-organisation est essentielle au fonctionnement des cellules vivantes, mais elle peut parfois mal tourner ! Dans la maladie d'Alzheimer et de nombreuses autres maladies, des protéines normalement solubles s'agglutinent en agrégats pathologiques ressemblant à des fibres. Alors que les biologistes expliquent généralement ce phénomène par des interactions moléculaires détaillées, nous avons commencé à prouver que de telles fibres sont en fait attendues à partir de principes physiques très généraux. Nous montrons ainsi que la frustration géométrique s'accumule lorsque des objets mal assortis s'auto-assemblent et conduit à des morphologies d'agrégats non triviales, y compris des fibres.


Nous avons montré que des collections de particules identiques forment des agrégats de différentes dimensions, mais les exemples biologiques réalistes impliquent souvent plusieurs protéines. Nous allons donc étudier comment des collections de plusieurs types de particules différentes interagissent et interfèrent typiquement. Notre étude consistera tout d'abord à développer des variantes du modèle numérique basé sur le treillis présenté dans l'illustration où plusieurs types de particules sont impliqués. Nous nous demanderons alors si les espèces de types différents ont tendance à se séparer en phase, ou au contraire si la mutiplicité des interactions qu'elles offrent facilite la frustration géométrique et favorise le co-assemblage. Nous nous demanderons également comment cette combinatoire affecte la dimensionnalité des agrégats et si nous pouvons identifier des caractéristiques génériques des particules qui distinguent les deux scénarios. Nous effectuerons ensuite des simulations hors réseau pour évaluer la robustesse de ces scénarios. Enfin, nous tenterons de construire une théorie du champ moyen décrivant le co-assemblage d'une grande variété de particules, révélant ainsi l'interaction entre la frustration et la liberté combinatoire dans l'auto-assemblage.

Contexte de travail

Le laboratoire hôte, LPTMS, est une unité mixte du CNRS et de l'Université Paris-Saclay à l'atmosphère internationale.

Contraintes et risques

Travail de bureau sans risque particulier.