Les canaux ioniques voltage-dépendants (CIVD) sont des protéines transmembranaires ubiquitaires impliquées dans la transmission de signaux électriques dans les cellules excitables. Lors de variations du potentiel transmembranaire, ces canaux subissent un changement conformationnel donnant lieu à leur ouverture, médié par des résidus basiques conservés appartenant au domaine sensible à la tension (DST). De nombreux détails de leur fonction ont été révélés par des années de mesures expérimentales mais des questions fondamentales sur leur dynamique à l'échelle moléculaire restent d'actualité. Partant de la structure cristallographique du canal potassique du rat Kv1.2 ouvert, nous avons mené des simulations de dynamique moléculaire du canal inséré dans son environnement lipidique soumis à un potentiel hyperpolarisant. Nous avons suivi la désactivation du DST et ainsi découvrir trois états intermédiaires entre les conformations ouverte et fermée. Les calculs de la charge liée à l'activation ou encore les contacts moléculaires sont en accord avec les résultats expérimentaux, et nous proposons un modèle de la désactivation complète qui réconcilie les modèles divergents. Utilisant ce modèle, nous avons caractérisé certains aspects de la modulation des CIVD: la mutation de résidus basiques spécifiques de S4 impliqués dans des maladies génétiques induit l'apparition de courants de fuite « oméga » en accord avec l'expérience et nous expliquons en partie la modification de la dépendance au voltage des CIVD lorsque les lipides avoisinants sont modifiés chimiquement. Nous concluons en étendant cette étude aux canaux humains de la famille des Kv7 qui sont d'importance physiologique. / Voltage gated ion channels (VGCs) are ubiquitous transmembrane (TM) proteins involved in electrical signaling in excitable cells. Their gating (opening-closing), triggered by changes in the TM voltage, proceeds through a sensing mechanism involving conserved positively charged residues belonging to the voltage sensor domain (VSD). Details on the function of such channels have been revealed thanks to decades of experimental investigations but questions concerning the molecular level function of these proteins still remain under active debate. Starting from the "open state" crystal structure of the rat potassium VGC Kv1.2, we have carried out large-scale all-atom molecular dynamics simulations of the channel embedded in its lipidic environment submitted to a hyperpolarized potential. This allowed to follow the deactivation of the VSD and to uncover three intermediate states between the open and closed conformations. We report gating charge calculations or else state dependent molecular contacts that comply with experimental results and propose accordingly a model of the entire deactivation that conciliates the diverging views proposed so far. Using this model, we further characterize at the molecular level the modulation mechanisms of VGCs: specific mutations of basic residues of the VSD involved in genetic diseases are shown to induce state-dependent "omega" leak currents, in agreement with electrophysiology and a partial conclusion is proposed to explain the alteration of VGC voltage-dependency when the lipids embedding them are chemically modified. We conclude by extending this study to human VGCs (Kv7 family) of physiological relevance.

Le récepteur à chimiokine CXCR4 est à ce jour l’un des récepteurs couplés aux protéines G les plus étudiés. Le CXCL12, sa chimiokine endogène induit l’activation de plusieurs voies de signalisation cruciales à plusieurs processus physiologiques. Par ailleurs, dans de nombreux processus pathologiques comme le cancer, le récepteur CXCR4 et/ou son ligand endogène sont surexprimés et facilite la dissémination et le maintien de conditions favorables à la prolifération cancéreuse. Afin d’étudier le récepteur CXCR4 et sa signalisation, notre approche vise à développer des ligands ciblant le CXCR4 en se basant sur CXCL12. Par des études de relation structure-activité et du design rationnel, nous avons conçu des chimères du CXCR4. Ces outils pharmacologiques nous permettent de mieux extraire les déterminants structuraux impliqués dans l’activation du CXCR4 mais aussi d’étudier les voies de signalisation associées à ces nouvelles entités chimiques. Nos données de relation structure-activité ont permis de mettre en évidence deux positions clés sur le N-terminal de nos chimères, la position 3 et la position 7 cruciales pour l’affinité et l’efficacité respectivement. Nous avons pu moduler l’efficacité ainsi que l’affinité de nos chimères en introduisant des acides aminés non naturels capables de potentialiser l’effet pharmacologique. Nous avons également corrélé nos résultats de SAR avec de la dynamique moléculaire réalisée à partir des deux structures cristallographiques du CXCR4. Nos données de dynamique moléculaire montrent des différences structurales importantes au niveau des domaines transmembranaires 3 et 7 en présence ou non de nos chimères. Par ailleurs, nous avons développé un nouveau déterminant avec des propriétés pharmacocinétiques améliorées comparativement au déterminant d’affinité des chimères de première génération. La caractérisation de ce déterminant a par ailleurs révélé son caractère agoniste inverse. Tous ces résultats apportent des éléments clés pour un meilleur design de molécules à visée thérapeutique ciblant le CXCR4.

L'interférence des ondes de phonon peut modifier le spectre de phonon et ainsi la vitesse de groupe et la population de phonon. Ces interférences permettent de manipuler le flux d'énergie thermique en contrôlant la conductivité thermique et en utilisant les miroirs pour réfléchir les phonons. L'application technologique d'interférence de phonons dans les matériaux, par exemple la conversion renforcée thermoélectrique d'énergie et l'isolation améliorée thermique, a propulsé l'exploration des matériaux avec les interférences de phonons plus efficace.Dans un premier temps, nous proposons une nouvelle approche pour démontrer que la chaleur dans les solides peut être manipuler comme la lumière. Nous contrôlons avec précision le flux thermique par un métamatériau à l'échelle atomique qui comporte des défauts dans le réseau cristallin. L'interférence destructive entre les ondes de chaleur en suivant différents chemins mène à la réflexion totale de phonon et à une réduction remarquable de la conductance thermique. En exploitant cette interférence, nous modélisons une possibilité contre-intuitif de transport thermique: plus de chaleur est bloquée par l'ouverture des chaînes additionnelles de phonon. Le métamateriau thermique est un bon candidat de miroir atomique thermique de haute finesse. Nous renforçons la compréhension sur le contrôle cohérente des phonons qui peuvent être appliquée à la fois au son et à la propagation de chaleur.Dans un deuxième temps, nous introduisons un nano condensateur ultra-compacte de phonons cohérents formé par les miroirs d'interférence de haute finesse basée sur le métamatériau semi-conducteur à l'échelle atomique.Nos simulations de dynamique moléculaire montrent que le nano condensateur stocke les ondes monochromatiques térahertz, qui peuvent être utilisés pour un laser de phonon - l'émission de phonons cohérents. Un laser de phonon soit d'une ou de deux couleurs peut être réalisé en fonction de la géométrie du nano dispositif. Le stockage des phonons cohérents peut être réalisé par le refroidissement de la nano condensateur initialement thermalisé à la température ambiante ou par la technique pump-sonde. Le rétrécissement de la largeur de raie et de le nombre relatif de participation de phonon confirme un confinement dans la nanocavité par une quantité extrêmement faible de défauts de résonance. L'émission des faisceaux acoustiques cohérents en térahertz de la nano condensateur peuvent être réalisés en appliquant une contrainte réversible accordable qui décale les fréquences d'antirésonance.Enfin, nous étudions l'effet d'interférences destructrice de phonon à deux-chemin induite par les forces interatomiques de longue portée sur la conductance thermique et la conductivité d'un alliage silicium-germanium par des calculs atomiques. La conductance thermique à travers un plan atomique de germanium dans le réseau de silicium est sensiblement réduit par l'interférence destructrice du chemin de phonon entre les voisins les plus proches avec l'interaction directe contournant les atomes de défauts. Une réduction quintuple dans la conductivité thermique dans un alliage SiGe à la température ambiante a été observée en introduisant les forces de longue portée. Nous démontrons le rôle prédominant des interférences de phonons harmoniques régissant la conductivité thermique de matières solides en supprimant la diffusion inélastique de phonon à basse température. De telles interférences fournissent un mécanisme résistif harmonique pour contrôler la conduction de chaleur à travers les comportements cohérents de phonons dans les solides. / Wave interference of phonons can modify the phonon spectrum and thereby the group velocity and phonon population. These wave interferences allow the flow of thermal energy to be manipulated by controlling the materials lattice thermal conductivity and using thermal mirrors to reflect thermal phonons.The technological application of the phonon interference in materials, such as enhanced thermoelectric energy conversion and improved thermal insulation,has thrusted the exploration for highly efficient wave interference materials. First, we provide a new approach to demonstrate that heat in solids can be manipulated like light. We precisely control the heat flow by the atomic-scale phononic metamaterial, which contains deliberate flaws in the crystalline atomic lattice,channeling the heat through different phonon paths. Destructive interference between heat waves following different paths leads to the total reflection of the heat current and thus to the remarkable reduction in the material ability to conduct heat. By exploiting this destructive phonon interference, we model a very counter-intuitive possibility of thermal transport: more heat flow is blocked by the opening of the additional phonon channels. Our thermal metamaterial is a good candidate for high-fi nesse atomic-scale heat mirrors. We provide an important further insight into the coherent control of phonons which can be applied both to sound and heat propagation.Secondly, we introduce a novel ultra-compact nanocapacitor of coherent phonons formed by high-finesse interference mirrors based on atomic-scale semiconducto rmetamaterials. Our molecular dynamics simulations show that the nanocapacitor stores monochromatic terahertz lattice waves, which can be used for phonon lasing - the emission of coherent phonons. Either one- or two-color phonon lasing can be realized depending on the geometry of the nanodevice. The two-color regime of the interference cavity originates from different incidence-angle dependence of phonon wave packet transmission for two wave polarizations at the respective antiresonances. Coherent phonon storage can be achieved by cooling the nanocapacitor initially thermalized at room temperature or by the pump-probe technique. The line width narrowing and the computed relative phonon participation number confirm strong phonon confinement in the interference cavity by an extremely small amount of resonance defects. The emission of coherent terahertz acoustic beams from the nanocapacitor can be realized by applying tunable reversible stress which shifts the antiresonance frequencies.Finally, we investigate the role of two-path destructive phonon interference induced by long-range interatomic forces on the thermal conductance and conductivityof a silicon-germanium alloy by atomistic calculations. The thermal conductance across a germanium atomic plane in the silicon lattice is substantially reduced by the destructive interference of the nearest-neighbour phononpath with a direct path bypassing the defect atoms. Such an interference causes a fivefold reduction in the lattice thermal conductivity in a SiGe alloy at room temperature. We demonstrate the predominant role of harmonic phonon interferences in governing the thermal conductivity of solids by suppressing the inelastic scattering processes at low temperature. Such interferences provide a harmonic resistive mechanism to explain and control heat conduction through the coherent behaviours of phonons in solids.

Le génome du VIH-1, l'agent responsable du SIDA, est composé de deux molécules identiques d'ARN liées de façon non-covalente par une région de leur extrémité 5'. Il a été montré que la tige-boucle SL1, localisée dans cette région, était capable d'initier cette dimérisation. La dimérisation constitue une étape clé du cycle de réplication du virus et fait intervenir deux types de complexe de SL1 : un « kissing-complex » et un complexe en forme de double hélice contenant deux boucles internes. Plusieurs structures contradictoires ont été publiées pour ces deux complexes, et différents mécanismes de transition entre ces complexes ont été envisagés jusque là. Ce travail a permis d'étudier la stabilité des différentes structures publiées, et en particulier de faire ressortir de l'ensemble des structures de « kissing-complex » publiées une conformation plus probable. Parallèlement, l'étude du mécanisme de transition a mis en évidence une structure intermédiaire dans ce processus. Ce travail constitue un ensemble d'informations qui pourra par la suite être utilisé pour la conceptions d'inhibiteurs de la dimérisation.

Les effets d'une pression hydrostatique non dénaturante (3kbar) sur les mouvements internes du lysozyme sont étudiés selon deux approches conjuguées : la dynamique moléculaire et la diffusion quasiélastique de neutrons qui couvrent les mêmes échelles de temps et de distance. Les simulations montrent une compaction du lysozyme avec la pression et une diminution des fluctuations atomiques surtout aux basses fréquences. La partie quasiélastique de la fonction de diffusion subit un léger abaissement difficilement mis en évidence dans les résultats expérimentaux. Les simulations reproduisent correctement le profil des spectres expérimentaux et le modèle Brownien fractionnaire est pertinent pour rendre compte des multiples temps de relaxation caractérisant la dynamique interne d'une protéine.

Les propriétés mécaniques du combustibles nucléaire sont un problème complexe qui fait intervenir de nombreux mécanismes différents à des échelles diverses. Afin de faire progresser notre connaissance de ce matériau, nous avons effectué des simulations utilisant des modèles de Dynamique Moléculaire. Ces simulations permettent l'étude de différents mécanismes de déformation du dioxyde d'uranium à l'échelle atomique. Nous avons mis en place une procédure permettant de calculer les chemins de transition entre différents polymorphes de l'UO2 de manière statique et dynamique. Ces calculs ont confirmé la stabilité des structures fluorine à pression ambiante et cotunnite en compression, vers laquelle une transition reconstructive a été observée. Ils ont aussi montré l'importance de la direction de sollicitation principale pour déterminer la transition activée en tension, soit vers une structure scrutinyite, soit vers une structure rutile. D'autre part, les propriétés élastiques de l'UO2 ont été déterminées en température à partir d'une approche multi-modèles. L'accord relatif entre les potentiels existants pour l'UO2 a été utilisé pour déterminer des paramètres pour des modèles mésoscopiques. La propagation d'une fissure dans un monocristal a ensuite été étudié. Lors de ces simulations nous avons mis en évidence l'apparition de phases secondaires en pointe de fissure. Ce mécanisme prédit par les modèles atomistiques pourrait jouer un rôle important lors de la propagation d'une fissure aux échelles supérieures. Finalement, certaines propriétés des dislocations coin stabilisées dans le cristal UO2 ont été étudiées. La structure de cœur de ces dislocations dans différents plans de glissements a été comparée. Leur contrainte critique de glissement en fonction de la température a été calculée. Ces derniers calculs suggèrent un lien direct entre le désordre chimique observé au cœur de dislocations et leur mobilité.

Le comportement des matériaux granulaires est énéralement difficile à décrire par des approches tatistiques ou de mécanique des milieux continus. D'une part, il est difficile de trouver un volume élémentaire représentatif compte tenu des tailles des grains, d'autre part, les trajectoires des grains qui le constituent sont corrélées à cause de l'écoulement dense. Dans la première partie, nous nous penchons sur la description du modèle d'éléments discrets adopté dans cette étude. Nous nous intéressons également à l'effet des paramètres de simulation sur la qualité des échantillons et leurs réponses sous chargement axial quasi-statique. La deuxième partie est consacrée à l'étude du phénomène de tassement sous chargements périodiques. Une approche expérimentale est menée afin de comprendre les effets des grandeurs physiques qui peuvent, à<br />priori, influencer la vitesse de tassement. Ces résultats sont confrontés, par la suite, à l'approche numérique basée sur la dynamique moléculaire. Pour compléter l'étude du mécanisme de tassement, les effets de la granulométrie, de la forme des grains,<br />du degré de confinement et des paramètres de simulation sur la vitesse de tassement sont étudiés en utilisant l'approche discrète. Confrontés au coût élevé de la dynamique moléculaire, une nouvelle<br />approche de calcul de tassement à long terme a été proposée. Elle consiste à utiliser séquentiellement un calcul de dynamique moléculaire, une technique de prolongement et une méthode de relaxation afin de simuler à long terme l'écoulement de la matière au cours des cycles de chargement.

Dans le cadre du renouvellement du parc nucléaire, six modèles de réacteurs de 4ème génération ont été proposés, dont le Réacteur à Sels Fondus. Ce réacteur a la particularité d'utiliser un combustible à base de fluorures fondus, type LiF-ThF4. Pour développer ce concept, il est important de caractériser d'un point de vue structural ces mélanges de fluorures fondus, pour remonter aux propriétés physico-chimiques du combustible et optimiser ce procédé. Les systèmes fondus MF-ZrF4 (M = Li, Na, K), choisis comme modèle des systèmes au thorium, ont été étudiés expérimentalement par Résonance Magnétique Nucléaire et Absorption des Rayons X à hautes températures, ainsi que par calcul de dynamique moléculaire, en s'intéressant plus particulièrement aux environnements locaux du fluor et du zirconium. Afin d'interpréter les données RMN recueillies dans les milieux fondus, une étude préliminaire sur des halogénures de zirconium et des fluorozirconates de terres rares et d'alcalins solides a été menée par RMN du zirconium 91Zr et des corrélations structures/ paramètres RMN ont été établies. A haute température, dans les systèmes MF-ZrF4 on montre la coexistence de différents complexes du zirconium, avec des coordinences comprises entre 6 et 8, leurs proportions évoluant en fonction de la teneur en ZrF4 du mélange, et du type de l'alcalin. En fonction de la teneur en fluorure de zirconium, nous avons mis en évidence le rôle du fluor dans le bain fondu : fluor libre à faible teneur, il intervient progressivement dans la formation des complexes pour devenir pontant à plus haute teneur. Cette approche originale et innovante des systèmes fluorés fondus, combinant RMN et EXAFS à haute température, avec les calculs de dynamique moléculaire, s'avère particulièrement efficace pour leur description structurale, permettant ainsi de remonter à des données fondamentales, telles que leur spéciation ou leur fluoroacidité.

Le COP9 (Constitutive photomorphogenesis 9) signalosome (CSN) est un complexe multiprotéique contenant huit sous-unités (320 kDa), impliqué dans des processus cellulaires divers allant de la progression du cycle cellulaire, à l'expression des gènes et la réparation de l'ADN, à travers sa fonction au sein du système ubiquitine-protéasome. Il s'agit d'un complexe fortement conservé au cours de l'évolution chez les eucaryotes supérieurs chez qui son activité catalytique est essentielle. Au cours des années d'études biologiques et biochimiques qui ont permis d'élucider le rôle du CSN, sa fonction la mieux étudiée et la mieux comprise est celle liée au contrôle de l'ubiquitylation des protéines (une modification post-traductionnelle qui implique la liaison covalente d'une protéine cible par une molécule d'ubiquitine) par une classe d'E3 ubiquitine ligases. L'activité catalytique du CSN régule spécifiquement les E3 cullin RING ubiquitin ligases (CRLs) via la suppression d'une molécule ressemblant à l'ubiquitine, Nedd8 (cullin-neural precursor cell expressed developmentally downregulated gene 8) des CRLs au cours d'une réaction de déneddylation. Les cycles de neddylation/déneddylation sont essentiels au fonctionnement correct des CRLs et le CSN joue un rôle central dans ce processus à travers sa fonction de déneddylase. Une similarité globale lie le CSN, le chapeau du protéasome (19S) et le complexe elF3 (eukaryotic initiation factor-3). Ces assemblages multi-protéiques comprennent tous six sous-unités contenant un domaine PCI (proteasome COP9 eIF3) et deux sous-unités contenant un domaine MPN (Mpr1–Pad1–N-terminal). L'activité catalytique du CSN est portée par la sous-unité 5, CSN5 qui hydrolyse la liaison isopeptidique entre Nedd8 et la CRL. CSN5 contient un cœur catalytique dépendent d'un zinc et comprenant un motif JAMM (Jab1/MPN/Mov34).L'incorporation de CSN5 dans le CSN révèle son activité isopeptidasique, alors qu'à l'état isolé, CSN5 n'est pas actif. Le travail réalisé au cours de ces trois ans a abouti à cinq aspects principaux qui ont contribué à une meilleure compréhension globale du système CSN. (i) S'appuyant sur la structure du domaine catalytique de CSN5, des études in vitro et in silico ont abouti à l'identification d'un élément moléculaire permettant à CSN5 de passer de la forme inactive à la forme active. Ceci a débouché sur la conception et validation d'un variant constitutivement actif de CSN5. (ii) La capacité de CSN5 à homodimériser a été étudié en solution, in silico et dans des extraits cellulaires et a apporté des perspectives potentiellement intéressantes concernant la fonction de CSN5. (iii) Au-delà de ce travail et pour aborder la question de la régulation de l'activité de CSN5 dans le CSN, la contribution de la sous-unité 6, CSN6 qui interagit directement avec CSN5 a été évaluée et ceci a abouti à l'identification de CSN6 comme sous-unité activatrice de CSN5. (iv) La caractérisation biochimique et biophysique du complexe CSN5-CSN6 a été utilisée pour explorer les bases moléculaires de cette association, non seulement, dans le contexte de son interaction avec Nedd8, mais aussi, de son intégration au sein du CSN, à travers une approche intégrée alliant des techniques biochimiques, structurales, biophysiques et computationnelles. (v) La dernière partie de ce travail est focalisée sur l'activité de maturation du précurseur de Nedd8 par le complexe CSN5-CSN6 mise en évidence in vitro et une exploration préliminaire de cette activité décrite pour la première fois est présentée. En résumé, ce travail a permis d'améliorer la compréhension des déterminants de l'activité et des mécanismes de régulation auxquels la sous-unité catalytique du CSN, CSN5 est soumise. / The COP9 (Constitutive photomorphogenesis 9) signalosome (CSN) is an eight-subunit-containing multiprotein complex (320 kDa) implicated in diverse cellular processes including cell cycle progression, gene expression and DNA repair via its function in the ubiquitin-proteasome pathway. It is a highly evolutionary conserved protein complex in higher eukaryotes for which its activity is essential. Over years of biochemical and biological studies to elucidate the role of the CSN, its most studied and best understood function is linked to the control of protein ubiquitylation (post-translational modification corresponding to the covalent conjugation of an ubiquitin molecule) by a class of E3 ubiquitin ligases. The CSN exhibits catalytic activity to regulate E3-cullin RING ubiquitin ligases (CRLs) by the removal of an ubiquitin-like protein, Nedd8 (cullin-neural precursor cell expressed developmentally downregulated gene 8), from CRLs. Cycles of neddylation/deneddylation are essential for CRL function and the CSN is central in this process through its activity as a CRL deneddylase.Structural and functional similarities link the CSN, the 19S lid of the 26S proteasome and the eukaryotic initiation factor-3 (elF3). These multi-subunit assemblies comprise six PCI (proteasome COP9 eIF3) domain subunits and two MPN (Mpr1–Pad1–N-terminal) domain-containing subunits. The catalytic activity of the CSN is centred on its subunit 5 (CSN5/Jab1), which hydrolyses the Nedd8-CRL isopeptide bond. CSN5 contains a zinc-dependent isopeptidase catalytic centre constituted of a JAMM (Jab1/MPN/Mov34) motif. CSN5 incorporation within the CSN complex unleashes its isopeptidase activity, whereas it remains inactive in isolation. The work presented in this manuscript led to five main findings. (i) Having elucidated the crystal structure of CSN5 catalytic domain, biochemical and in silico investigations that furthered the understanding of CSN5 molecular regulation, led to the identification of a potential molecular trigger enabling CSN5 to be active and the design of a constitutively active CSN5 variant form. (ii) The ability of CSN5 to homodimerise was investigated in solution, in silico and in cellular extracts and brought information that could be important for its function. (iii) Further to that work, to address CSN5 activity within the CSN, the contribution of another CSN subunit, mainly CSN6, shown to interact directly with CSN5 was evaluated and this led to the identification of CSN6 as the CSN5 activating subunit. (iv) The biochemical and biophysical characterisation of the CSN5-CSN6 complex was exploited to explore at the molecular level this complex in the context of its binding to Nedd8 and of its integration within the holo-CSN assembly through an integrated approach that includes biochemical, structural, biophysical and computational techniques. (v) Finally the CSN5-CSN6 complex was shown to be able in vitro to pursue peptidase activity on the Nedd8 precursor protein, pro-Nedd8 by cleaving its C-terminal extension (-G75G76GGLRQ) and preliminary results relating to the exploration of this new activity are presented.Overall this work allowed to gain an in-depth understanding of the activity determinants and of the regulatory mechanisms that the CSN catalytic subunit CSN5 is subjected to.

The essential cellular functions of the mitochondrion require the exchange of a wide variety of molecules across its two membranes, which is carried out by different membrane proteins.The Voltage-Dependent Anion Channel (VDAC) located in the mitochondrial outer membrane (MOM) is responsible for the passage of various ions and small molecules to and from the intermembrane space. It is also involved in the regulation of cellular processes through its interactions with lipids or other proteins.At the MOM level, we studied the transport, through VDAC, of small inorganic ions and of thiamine pyrophosphate (TPP), an essential cofactor. Using different simulation methods such as Brownian dynamics (BD), All-Atom (AA) molecular dynamics (MD) and Coarse-Grained (CG) MD, we investigated the effect of two factors on the regulation of VDAC ion selectivity: ionic strength and membrane lipid composition. All simulation types show that VDAC becomes less selective towards anions with increasing salt concentration. The simulations further suggest that the selectivity mechanism occurs due to the filtering of some basic residues that point into the pore lumen. Furthermore, MD simulations show that the lipid composition of the membrane modulates the distribution of ions inside VDAC. In a comparison of POPE versus POPC bilayer, this regulation occurs through the more persistent interactions of some acidic residues located on both edges of the β-barrel with POPE head groups which, in turn, alters the electrostatic potential in the lumen which consequently affects the pore selectivity. CG MD simulations show that this mechanism also occurs in a mixed POPE/POPC bilayer by an enrichment of POPE on VDAC surface.In order to simulate the transport of the TPP, force field parameters have been developed and validated. Simulations of the translocation of TPP through VDAC show analogies with the mechanism used by other previously studied metabolites, in particular with ATP. At the mitochondrial inner membrane level, the mechanism of TPP transport by the specific thiamine pyrophosphate transporter (TPPT) shows significant similarities with the mechanism proposed for other members of the mitochondrial carrier family to which TPPT belongs. They mainly are the energetics arising from the alternating formation and disruption of two salt bridge networks, one on the matrix side and the other on the cytosolic side, and the interactions, of an ionic nature, formed by TPP during its binding in TPPT central cavity. Furthermore, the energy contribution provided by the cytosolic network establishes a weaker barrier than that of the matrix network, which may support the hypothesis of a uniport activity of TPPT. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished