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Ionisation et transfert de charge dans l'ADN : une étude de chimie quantique

par Callebaut, Nicolas
Président du jury Vaeck, Nathalie
Promoteur Cauet, Emilie
Publication Non publié, 2024-06-07

Thèse de doctorat

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Résumé :

Ce travail de thèse concerne l’étude théorique des dommages radiatifs subis par l'acide désoxyribonucléique (ADN), qui jouent un rôle important dans des mécanismes tels que la carcinogenèse ou la mutagenèse.Notre étude est réalisée sur des systèmes moléculaires de taille réduite en phase gazeuse, en particulier sur des complexes formés par l’empilement de bases d’ADN successives d’un même brin (stackings). Pour ces systèmes, des méthodes de chimie quantique de haut niveau ont pu être utilisées afin de déterminer des surfaces d’énergie potentielle et les propriétés électroniques telles que le potentiel d'ionisation vertical.Ce manuscrit s'articule en trois grandes parties.La première partie replace ce travail de thèse dans son contexte général, en détaillant les dommages radiatifs, diverses notions biologiques sur l'ADN ainsi que les méthodes de chimie quantique utilisées.La seconde partie est consacrée à la détermination systématique du potentiel d'ionisation vertical (vIP) des stackings de deux à quatre bases d'ADN, à l’aide de la théorie de la fonctionnelle densité (DFT) et la méthode locale explicitement corrélée PNO-LCCSD(T)-F12 (explicitly correlated Pair Natural Orbital Local Coupled-Cluster). Au cours de nos calculs, l’influence de la séquence de bases d’ADN sur le vIP a été mise en évidence ainsi que les effets de taille des stackings.La troisième partie est consacrée au transfert de charge dans le stacking ionisé GGG+. À l'issue de nombreux tests méthodologiques réalisés sur des structures-test, nous avons établi une stratégie calculatoire basée sur les méthodes ab initio multi-configurationnelles. Notre niveau de calcul a permis d’étudier le transfert de la charge d’une guanine à une autre en fonction du mouvement de shift des guanines. La surface d'énergie potentielle a été calculée pour les deux premiers états électroniques du stacking GGG+. Ce travail ouvre la voie vers une étude approfondie de l'influence des autres paramètres conformationnels sur le stacking GGG+.