Note ABES Rheology of lipids layers at molecular length scales Rhéologie des couches de lipides à l’échelle moléculaire Lipides Bicouche Friction Simulation numérique GROMACS MARTINI Membranes supportées Lipids Bilayer Friction Numerical simulation GROMACS MARTINI Supported membranes 531.3 531.4 Phospholipides Propriétés mécaniques Rhéologie Dynamique moléculaire Simulation par ordinateur Les phospholipides ont sans aucun doute un rôle capital dans les propriétés de lubrification de biosystèmes. L’exemple le plus probant est le cas des contacts biologiques tels que les articulations ; celles-ci présentent un coefficient de friction très faible. La compréhension de tels systèmes biophysiques présente des enjeux aussi bien fondamentaux qu’appliqués, en lien par exemple avec l’arthrose et la confection de prothèses articulaires. Nous simulons à l’aide du moteur de dynamique moléculaire GROMACS une bicouche de lipide (DSPC) subissant une contrainte appliquée de différentes manières, et observons la réponse de la membrane en fonction de l’état (fluide ou gel) dans laquelle elle se trouve. La première méthode (« CPF : constant pull force ») consiste à appliquer un couple de forces constantes à deux sous-systèmes, et induire par conséquent une déplacement relatif stationnaire de ces deux sous-groupes. La seconde méthode («FKR : force kick relaxation ») consiste à préparer les deux sous-systèmes avec une vitesse relative finie opposée, de façon à garantir l’immobilité du centre de masse du système complet, et à suivre au cours du temps la relaxation mécanique de ces systèmes vers l’équilibre. Nous avons clairement mis en évidence un régime viscoélastique que nous attribuons à l’élasticité d’inclinaison des lipides. Dans l’état gel, nous avons découvert un régime non linéaire, correspondant à une rhéo-fluidification. Le coefficient de friction apparent b semble diminuer quand la force augmente. La bicouche dans l’état gel est donc sujette à une dynamique lente et plus complexe que dans l’état fluide. Par ailleurs notre approche a le mérite de se généraliser aux membranes supportées, pour lesquelles nous obtenons des résultats pour la diffusion et la friction des différentes couches. Phospholipids undoubtedly have a crucial role in the lubrication properties of biosystems. The most convincing example is the case of biological contacts such as human joints, which have a very low coefficient of friction. The comprehension of such biophysical systems implicates both fundamental as well as applied challenges, for instance in regard to osteoarthritis and the manufacture of joint prostheses. Using the molecular dynamics engine GROMACS, we simulate a lipid bilayer (DSPC) undergoing stress applied in different ways and observe the response of the membrane depending on the physical state (fluid or gel). The first method (CPF: constant pull force) consists in applying a pair of constant forces to two subsystems, and therefore induce a stationary relative displacement of these two subgroups. The second method (FKR: force kick relaxation) consists in preparing the two subsystems with an opposite finite relative velocity, so as to guarantee the immobility of the center of mass of the complete system, and to follow over time the mechanical relaxation of these systems towards equilibrium. The results clearly show the presence of a viscoelastic regime that we attribute to the elasticity of lipids tilt. In the gel state, we observe a nonlinear regime, corresponding to a shear thinning. The apparent friction coefficient b tends to decrease when the force increases. Therefore, the bilayer in the gel state is subject to a slow and more complex dynamics than in the fluid state. Moreover, our approach can be generalized to supported bilayers for which we obtain results on the diffusion and friction of the different layers. Electronic Thesis or Dissertation Text en PDF 6057938 Université de Strasbourg Strasbourg 2021-12-31 https://theses.hal.science/tel-03170358 application/pdf 16922030 https://publication-theses.unistra.fr/public/theses_doctorat/2020/BENAZIEB_Othmene_2020_ED182.pdf http://www.theses.fr/2020STRAE003/abes https://theses.hal.science/tel-03170358 https://theses.hal.science/tel-03170358 https://theses.hal.science/tel-03170358 Benazieb Othmène Benazieb 1991-11-23 FR 244381208 https://theses.fr/2020STRAE003 2020STRAE003 https://doi.org/10.70675/a15ebf53ze102z44bcz8b8dz674535a061d0 2020-02-04 Biophysique Strasbourg 131056549 Doctorat Docteur es non oui Thalmann Fabrice MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 177979666 Le Houérou Vincent MADS_PRESIDENT_DU_JURY 092253199 Loison Claire MADS_MEMBRE_DU_JURY_1 19129750X Joly Laurent MADS_RAPPORTEUR_1 108976521 Sommer Jens-Uwe MADS_RAPPORTEUR_2 073340650 École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 156500019 Institut Charles Sadron (Strasbourg ; 1985-....) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 156774062 167 ddc:530 Thalmann Fabrice Le Houérou Vincent Loison Claire Joly Laurent Sommer Jens-Uwe École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....) Institut Charles Sadron (Strasbourg) PDF 6057938