Physique des moteurs moléculaires

Nous étudions la physique des moteurs biologiques à l’échelle nanométrique, véritables machines naturelles qui convertissent l’énergie en mouvement et travail mécanique à l’échelle moléculaire.

Les moteurs moléculaires sont des systèmes fascinants qui permettent aux cellules de se déplacer, de transporter des cargos dans l’espace intracellulaire ou de générer des forces par l’utilisation de différentes sources d’énergie (hydrolyse de l’ATP, gradients protoniques, par exemple). Parmi eux, le moteur flagellaire bactérien est un exemple emblématique : un complexe nanométrique capable de faire tourner un flagelle à des centaines de tours par seconde, propulsant la bactérie dans son environnement liquide.

Notre objectif est de comprendre les principes physiques qui gouvernent ces moteurs : comment ils convertissent le gradient électrochimique (force proton-motrice) en rotation mécanique, et comment leurs composants dynamiques s’assemblent et se réorganisent, ainsi que l’origine de fonctions complexes comme la mécano-sensitivité.
Pour cela, nous développons des modèles stochastiques et des simulations numériques adaptés aux systèmes de petite taille, afin d’exploiter les fluctuations et révéler les mécanismes sous-jacents.
Ces recherches ouvrent la voie à une compréhension quantitative des propriétés électromécaniques des moteurs biologiques et de leur rôle dans la motilité et la chimio-taxie bactérienne.

Sous-thèmes :

• Conversion d’énergie et dynamique hors équilibre
• Modélisation stochastique des moteurs biologiques
• Couplage électromécanique et fluctuations à l’échelle nanométrique