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Résonance magnétique nucléaire des protéines : entre physique et biologie

Sigle: S2116, ECTS: 1

Objectifs du cours

Les protéines représentent une classe de molécules présentes dans la quasi-totalité des phénomènes du vivant et représentent les effecteurs des fonctions biologiques au niveau moléculaire. Depuis environ un demi-siècle, l'importance déterminante de la structure tri-dimensionnelle des protéines pour leur fonction n'a cessé d'être confirmée par l'expérience. Parmi les techniques permettant d'établir les structures 3D de protéines en solution, la résonance magnétique nucléaire (RMN) à haute résolution occupe une place de choix, aux côtés des techniques de diffraction des rayons X. Par ailleurs, la structure 3D seule ne suffit pas à expliquer de manière totalement satisfaisante le mécanisme des interactions intermoléculaires et une composante dynamique est également essentielle : les molécules n'ont pas de structure figée et des fluctuations de celles-ci, de plus ou moins grande amplitude et à des échelles de temps variant entre la pico-seconde et la seconde, sont le plus souvent impliquées.

Un des objectifs de ce cours est de présenter une vue générale des techniques modernes de spectroscopie RMN par transformée de Fourier à plusieurs dimensions et leurs liens avec la physique des spins.

Par ailleurs, nous verrons comment la RMN permet d'étudier les mouvements moléculaires impliqués dans l'activité biologique.

Finalement, je présenterai brièvement l'apport des techniques récentes de polarisation nucléaire dynamique permettant d'augmenter l'intensité du signal de plusieurs ordres de grandeur (x10000 !), dans l'étude de problèmes biologiques, en particulier de cinétique enzymatique.

Pré-requis

Cours de mécanique quantique et physique statistique (souhaités). Les notions utiles seront rappelées.

Programme

  • Introduction et historique de la RMN : de la physique des spins à la biologie
  • Description classique de la RMN : le phénomène de résonance magnétique
  • Introduction à la relaxation de spin : les équations de Bloch classiques
  • Description quantique de la RMN : introductio/rappels sur la matrice densité
  • Spectroscopie RMN par transformée de Fourier 1D et 2D : notions de base
  • Uilisation du couplage scalaire (couplage J): transfert de polarisation, transfert INEPT
  • Quelques notions sur la détermination structurale des protéines par RMN multi-dimensionnelle
  • Mouvements lents dans les protéines
  • Nouvelles approches d'augmentation de la sensibilité en RMN : Polarisation Nucléaire Dynamique appliqée à la RMN des protéines

Modalités d'évaluation

Examen oral sous forme d'analyse d'article.

Equipe pédagogique

Responsable(s)
Daniel ABERGEL

Chargé(s) d'enseignement

Sigle S2116
Année 3ème année
Niveau Graduate 2nd year
Crédits ECTS 1
Coefficient 1
Nb. d'heures 12
Nb. de séances 10
Type de cours Enseignement spécialisé
Semestre 6
Période Printemps
Domaines
  • Physique
Dernière mise à jour:
08 Apr 2015 09:39 par d.abergel