Mise en évidence de la relation entre la dénaturation des protéines par la pression et la température // Unveiling the Relationship between Pressure and Temperature Unfolding of Proteins

Les protéines sont fonctionnelles dans leur état natif, qui correspond à une structure tridimensionnelle bien définie. Soumises à des conditions externes loin de leur environnement normal, elles se déplient et perdent leur fonctionnalité. La dénaturation à haute température est un phénomène bien étudié qui connait des applications importantes comme la pasteurisation. Il est moins connu qu'une dénaturation à basse température existe également. L'accès à cet état est plus difficile, car il est en général atteint pour des températures en-dessous de 0 °C et le gel de l'eau rend beaucoup de techniques expérimentales impossibles. La dénaturation froide est réversible, contrairement à la dénaturation chaude, donc les mécanismes qui en sont responsables doivent être différents. Des connaissances plus approfondies sur cette transition et sur sa réversibilité totale ou non seraient d'une grande importance pour comprendre si la congélation d'aliments, de vaccins ou de médicaments est totalement anodine.

La haute pression hydrostatique permet de déplacer les températures de dénaturation, ce qui ouvre une autre voie pour l'étude de tels états. Dans le cadre de ce projet de doctorat, nous visons donc à développer un nouveau modèle décrivant la dénaturation des protéines dans des conditions extrêmes de température et de pression ou une combinaison des deux. L'accent sera mis sur une compréhension complète du mécanisme des dénaturations. À cette fin, des études expérimentales par plusieurs techniques biophysiques sont prévues, notamment la calorimétrie, le FT-IR, le dichroïsme circulaire, la RMN, ainsi qu'avec la diffusion neutronique et aux rayons X auprès des grands instruments à l'Institut Laue Langevin (ILL) et le European Synchrotron Radiation Facility (ESRF), des simulations de dynamique moléculaire et une modélisation théorique.

Le doctorant acquerra une expertise dans la production et la préparation d'échantillons, la conduite d'expériences neutroniques et par rayons X et l'analyse de données. Il/elle entreprendra des simulations et proposera un modèle complet pour décrire les différents états des protéines en fonction de la température et de la pression. L'étudiant sera impliqué dans des activités de vulgarisation, apprendra à publier les résultats et à les présenter dans des conférences internationales.
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Proteins are functional in their native state, which corresponds to a well-defined three-dimensional structure. When subjected to external conditions far from their normal environment, they unfold and lose their functionality. Denaturation at high temperature is a well-studied phenomenon with important applications such as pasteurisation. It is less well known that low-temperature denaturation also exists.
Access to this state is more difficult, as it is generally achieved at temperatures below 0°C and the freezing of water makes many experimental techniques impossible. Cold denaturation is reversible, unlike hot denaturation, so the mechanisms behind must be different. More detailed knowledge of this transition and whether or not it is completely reversible would be of great importance in understanding whether freezing food, vaccines or medicines is completely harmless.

High hydrostatic pressure makes it possible to shift denaturation temperatures, which opens up another approach for studying such states. As part of this PhD project, we therefore aim to develop a new model describing the denaturation of proteins under extreme conditions of temperature and pressure, or a combination of the two. The emphasis will be on a complete understanding of the denaturation mechanism. To this end, experimental studies using several biophysical techniques are planned, including calorimetry, FT-IR, circular dichroism, NMR, as well as neutron and X-ray scattering using the large instruments at the Institut Laue Langevin (ILL) and the European Synchrotron
Radiation Facility (ESRF), molecular dynamics simulations and theoretical modelling.

The PhD student will acquire expertise in sample production and preparation, the conduct of neutron and X-ray experiments and data analysis. He/she will undertake simulations and propose a comprehensive model to describe the different states of proteins as a function of temperature and pressure. The student will be involved in outreach activities, learn to publish results and present them at international conferences.
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Début de la thèse : 01/10/2025

Contrat doctoral

Concours pour un contrat doctoral

Université Grenoble Alpes

47 PHYS - Physique

Nous recherchons un.e candidat.e (niveau Bac + 5) très motivé.e pour se lancer dans ce projet de thèse. Il doit avoir des bonnes bases de physique générale et quelques compétences en biologie et chimie. La connaissance de Python et/ou Mathematica est bienvenue. Un niveau d'Anglais et de Français suffisant pour communiquer est important. L'ILL propose aussi des cours de Français langue étrangère.
We are looking for a highly motivated candidate (with a completed Master) to embark on this thesis project. He/she should have a good background in general physics and some skills in biology and chemistry. Knowledge of Python and/or Mathematica is welcome. A sufficient level of English and French to communicate is important. The ILL also offers courses in French as a foreign language.