Les protéines sont des molécules flexibles, qui accomplissent une variété de tâches cellulaires à travers des mouvements mécaniques et des changements conformationnels encodés dans leur structure tridimensionnelle. Parmi les approches théoriques qui contribuent à une meilleure compréhension de la relation entre structure, mécanique, dynamique et fonction des protéines, les modèles gros-grains sont un outil très puissant. Ils permettent d’intégrer des informations structurales et dynamiques à un coût computationnel réduit, car le traitement explicite des degrés de liberté moins importants est supprimé. Dans le cadre de cette thèse, des études comparatives rapides de la flexibilité et de la mécanique des protéines ont été menées en se servant du simple modèle gros-grains de Réseau Élastique. La dépendance des résultats de la conformation de départ, ainsi que une liberté dynamique de la chaine principale plutôt limitée, imposée par l’approximation harmonique, nous ont motivé à développer une nouvelle approche, permettant une exploration plus extensive de l’espace conformationnel. Les efforts ont conduit à PaLaCe, modèle gros-grains qui permet des changements majeurs de la structure secondaire, tout en gardant la spécificité de la séquence des acides aminés grâce à une représentation à basse résolution. En utilisant PaLaCe nous avons simulé deux processus impliquant la plasticité protéique: le dépliement du domaine I27 de la protéine musculaire titine et la dynamique à l’équilibre autour de la structure native de deux enzymes homologues adaptées à des températures différentes. Les résultats obtenus concordent avec les données expérimentales et les résultats issus de modèles tout-atom déjà publiés. PaLaCe s’avère donc être un modèle fiable, avec des temps de calcul restreints par rapport aux modèles tout-atome, tout en conservant un bon niveau de détail. Il offre ainsi la possibilité d’effectuer une recherche systématique sur les liens entre mécanique, dynamique et fonction des protéines / Proteins are flexible molecules, which accomplish a variety of cellular tasks through mechanical motions and conformational fluctuations encoded in their three-dimensional structure. Amongst the theoretical approaches contributing to a better understanding of the relationship between protein structure, mechanics, dynamics and function, coarse-grain models are a powerful tool. They can be used to integrate structural and dynamic information over broad time and size scales at a low computational cost, achieved by averaging out the less important degrees of freedom. In this work, fast comparative studies of protein flexibility and mechanics have been performed with the simple coarse-grain Elastic Network Model. However, the dependency of the results on the starting conformation, and the rather constrained backbone dynamics imposed by the harmonic approximation, motivated the development of a new approach, for a more extensive exploration of conformational space. These efforts led to the PaLaCe model, designed to allow significant changes in secondary structure, while maintaining residue specificity despite a lower-level resolution. Using PaLaCe, we were able to reproduce two processes involving protein plasticity: the mechanical unfolding of the I27 domain of the giant muscle protein titin and the near-native dynamics of two homologous enzymes adapted to work at different temperatures. Agreement with experimental data and results from published atomistic models demonstrate that PaLaCe is a reliable, sufficiently accurate, but computationally inexpensive approach. It therefore opens the doors for a systematic investigation of the link between protein dynamics/mechanics and function

La plasticité phénotypique, i.e. la capacité d’un génotype à exprimer plusieurs phénotypes en fonction des conditions environnementales, représente une source de variabilité phénotypique, et tient donc un rôle majeur dans l’évolution. Dans un environnement variable, les stratégies généralistes, capables de maintenir une valeur d’aptitude phénotypique (fitness) stable sur une plus large gamme de conditions environnementales grâce à une plus grande plasticité de traits sous-jacents, devraient être favorisées. L’analyse de normes de réaction, au laboratoire et en conditions naturelles, de traits physiologiques et de traits liés à la fitness en fonction de la température, révèle chez le parasitoïde Venturia canescens, que (i) la variabilité thermique de l’habitat détermine la forme des normes de réaction selon le compromis entre stratégies généraliste et spécialiste, (ii) les différences entre individus généralistes et spécialistes se maintiennent face à des fluctuations de la température mimant les conditions naturelles et (iii) les individus subissant une plus grande variabilité thermique dans leur habitat possèdent une capacité d’acclimatation au froid plus importante. Ces résultats montrent l’existence de deux stratégies chez V. canescens et donc une différenciation de leur niche thermique, autorisant leur coexistence en environnement hétérogène / Phenotypic plasticity, i.e. the ability of a genotype to express several phenotypes depending on environmental conditions, represents an important source of phenotypic variability and so plays a major role in evolution. In a variable environment, generalist strategies, able to maintain a stable value of fitness over a wide range of environmental conditions, thanks to a greater plasticity of underlying traits, should be favored. The analysis of reaction norms of physiological traits and traits related to fitness as a function of temperature reveals in the parasitoid Venturia canescens that (i) thermal variability of the habitat determines the shape of reaction norms, according to the trade-off between generalist and specialist strategies, (ii) differences between generalist and specialist individuals are maintained face to rapid fluctuations in temperature that mimic natural conditions and (iii) individuals experiencing greater variability in their thermal habitat have a greater capacity for cold acclimation. These results indicate the existence of two different strategies in V. canescens and therefore a thermal niche differentiation, allowing their coexistence in a heterogeneous environment