Note ABES Ultrafast excited state dynamic of Archaerhodopsin-3 and its mutants Dynamique des états excites ultra-rapide d'Archaerhodopsine-3 et ses mutants Archaerhodopsine-3 Spectroscopie ultrarapide Dynamique de l’état excité Effet du pH Isomérisation du rétinal Optogénétique Archaerhodopsin-3 Ultrafast spectroscopy Excited-state dynamics PH effect Retinal isomerization Optogenetics 530.4 Optogénétique Kinase-1 associée au récepteur couplé à une protéine G Excitation électronique Spectroscopie de fluorescence Cette thèse étudie la dynamique de l’état excité de l’Archaerhodopsine-3 (AR-3) et de ses mutants afin de comprendre les mécanismes responsables de l’augmentation de la fluorescence, pertinente pour les applications en optogénétique. Des mesures de fluorescence résolues en temps montrent que la protonation du contre-ion D95 à pH acide prolonge la durée de vie de l’état excité, expliquant la sensibilité de la fluorescence au pH. Les mutants DETC et ARCH-5 présentent des rendements quantiques de fluorescence accrus et une efficacité d’isomérisation réduite, liée à des barrières énergétiques dans l’état excité. La spectroscopie vibrationnelle ultrarapide et les mesures en fonction de la température indiquent que la conversion interne selon des modes vibrationnels de faible énergie contrôle la relaxation. Ces résultats apportent une meilleure compréhension des interactions électrostatiques et des modifications structurales contrôlant la fluorescence du rétinal. This thesis explores the excited-state dynamics of Archaerhodopsin-3 (AR-3) and its mutants to understand mechanisms underlying enhanced fluorescence relevant to optogenetic applications. Time-resolved fluorescence measurements reveal that protonation of the D95 counterion at acidic pH prolongs the excited-state lifetime of AR-3, explaining its pH-sensitive emission. Mutants DETC and ARCH-5 show increased fluorescence quantum yields and reduced isomerisation efficiency, linked to excited-state energy barriers that inhibit ultrafast retinal isomerisation. Ultrafast vibrational spectroscopy and temperature-dependent measurements indicate that internal conversion along low-energy vibrational modes governs relaxation. These findings provide insights into how electrostatic interactions and structural modifications regulate retinal fluorescence, supporting the rational design of improved fluorescent rhodopsins. Electronic Thesis or Dissertation Text en PDF 14497525 http://www.theses.fr/2025STRAE018/document http://www.theses.fr/2025STRAE018/abes Herasymenko Krystyna 1998-12-14 FR 294172408 213086258EE 22123700 4200002 https://theses.fr/2025STRAE018 2025STRAE018 https://doi.org/10.70675/ef9e5d43z6471z4209z8efeza496e5d478b7 2025-10-20 Physique Strasbourg 131056549 Doctorat Docteur es non oui Haacke Stefan MADS_DIRECTEUR_DE_THESE_1 147124298 Didier Pascal MADS_PRESIDENT_DU_JURY 101829728 Changenet Pascale MADS_RAPPORTEUR_1 172316960 Schapiro Igor MADS_RAPPORTEUR_2 294197893 École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....) MADS_ECOLE_DOCTORALE_1 182 156500019 Institut de physique et chimie des matériaux (Strasbourg) MADS_PARTENAIRE_DE_RECHERCHE_1 151842973 93794 ddc:530 Haacke Stefan Didier Pascal Changenet-Barret Pascale Schapiro Igor École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg ; 1994-....) Institut de physique et chimie des matériaux (Strasbourg) PDF 14497525 confidentialité 2025-10-20 2026-07-31 confidentialité 2025-10-20 2026-07-31 confidentialité 2025-10-20 2026-07-31 confidentialité 2025-10-20 2026-07-31