Le travail de notre équipe repose sur un lien fort entre théorie et expérience, en appliquant et en développant des méthodologies donnant accès à la structure des biomolécules, la catalyse enzymatique, et leur interaction avec leur environnement.

Pour cela, à l’aide de simulations avancées, multi-méthodes, et menées principalement à l’échelle atomique, nous caractérisons des cibles en termes de structure, de flexibilité, de réactivité et de réseau d’interactions.

Nous combinons la dynamique moléculaire, la chimie quantique (DFT, semi-empirique), les méthodes QM/MM, le docking, etc, afin de simuler, dans des environnements contrôlés, des "expériences théoriques" qui accompagnent la voie expérimentale.

Systèmes biologiques

Nous travaillons principalement sur l’étude d’enzymes comme cibles thérapeutiques et sur les mécanismes qui régissent leur relation structure-fonction. Pour cela, à l’aide de simulations avancées, multi-méthodes, et menées principalement à l’échelle atomique, nous caractérisons des cibles en termes de structure, de flexibilité, de réactivité et de réseau d’interactions.

L’objectif est d’améliorer la connaissance fondamentale de protéines d’intérêt et de proposer de nouvelles stratégies thérapeutiques les ciblant de façon spécifique. Nous travaillons également sur l’impact des mutations sur l’activité des enzymes et sur leur résistance à des molécules médicaments.

Pour cela, nous mettons notamment en oeuvre des techniques de type dynamique moléculaire (classique et QMMM). Nous développons également des méthodologies nous permettant de prédire l'impact de perturbations (amarrage de ligands, mutations, etc) sur le comportement des systèmes.

Ces calculs ont pour but de comprendre l'activité catalytique d'enzymes d'intérêt, de caractériser leur site actif pour le criblage de molécules médicaments ou encore de comprendre le rôle des mutations sur le développement de pathologies ou de résistances. La force de notre travail repose sur l'intégration de nos méthodes avec des approches expérimentales collaboratives, d'une part pour valider au niveau moléculaire les prédictions théoriques, mais aussi fournir des interprétations mécanistiques aux processus biologiques observés.

Systèmes bio-hybrides

Au cours des dernières décennies, la capacité à manipuler la matière à l’échelle des atomes et des molécules, combinée aux avancées dans divers domaines (microfluidique, chimie de surface, micro / nanotechnologie, détection électronique / optique), a permis de réaliser des percées majeures dans les nanotechnologies. Renforcées par des progrès spectaculaires dans l’intégration de systèmes nanométriques et les découvertes en biologie moléculaire, ces percées se traduisent désormais par l’intégration de composants biologiques dans des nanosystèmes "bio-hybrides". S’ouvrent alors des perspectives inédites pour de nouveaux matériaux avancés et des machines synthétiques bio-inspirées, offrant des fonctionnalités uniques et flexibles, non nécessairement dédiées aux questions biologiques.

La rencontre des mondes biologiques et non biologiques soulève des questions fondamentales totalement nouvelles, appelant à des stratégies de simulation innovantes. Il existe aujourd’hui un réel besoin de modélisation, tant pour la recherche fondamentale que pour accélérer l’innovation.

Nous utilisons les même méthodologies pour étudier le comportement de molécules biologiques ou bio-hybrides dans des milieux non biologiques, en vue de leur intégration comme matériau structurant ou élément fonctionnel.

Ces travaux reposent aussi sur de solides collaboration expérimentales, en particulier pour la fonctionnalisation de surfaces, ou encore le design de capteurs.