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Prédire la structure 3D des protéines soluble et ARN à large échelle est un défi pour la biologie. Prédire les propriétés thermodynamiques et structurales à partir de la séquence est un autre défi sans le super-ordinateur Anton et avec très peu de cœurs de calcul. Comprendre les effets hydrodynamiques et de l'encombrement macromoléculaire sur le repliement et la stabilité des protéines a de nombreuses implications sur le fonctionnement de la cellule. Enfin de façon remarquable, des mutations dans le peptide beta-amyloïde accélère ou protège contre la maladie d'Alzheimer. Dans cet exposé, j…

La microscopie à effet tunnel (STM) est l'une des techniques les plus puissantes pour explorer les propriétés électroniques des surfaces et des espèces adsorbées en montrant des caractéristiques à l'échelle atomique. La production d'images STM par voie numérique nécessite quelques étape au-delà d'un calcul de structure électronique, déjà un problème en O(N3). Résoudre le problème inverse en imagerie STM serait de proposer une structure géométrique du système en analysant seulement les contrastes STM observés. Bien qu'il s'agisse d'un objectif à long terme, les quelques étapes préliminaires…

Le polynorbornène fonctionnalisé est employé dans de nombreuses applications [A.P. Sokolov, V.N. Novikivet B. Strube, Phys. Rev; B,1997, 56, 5042; D. Richter, B. Frick et B. Farago, Phys. Rev Lett,1988, 61, 2465]. Il présente notamment un potentiel intéressant d'utilisation au sein des piles à combustible. Cet intérêt lui vient de ses propriétés physiques très intéressantes. Il possède notamment une température de transition vitreuse (Tg) très élevée. Cependant, la détermination expérimentale de cette température est difficile du fait de complications lors de la …

Les réactions à transfert de protons sont omniprésentes en chimie et biochimie, mais leurs mécanismes au niveau moléculaire restent encore controversés. La principale difficulté dans l'étude expérimentale de ces réactions est leur rapidité, ce qui fait que l'acte chimique est dynamiquement couplé a d'autres phénomènes rapides comme la diffusion et nécessite l'utilisation des techniques spectroscopiques résolues à une échelle de 1 femtoseconde. Nous utilisons la technique computationnelle appelée dynamique moléculaire ab initio, ce qui permet de calculer la dynamique des atomes durant une r…

Nous discuterons de méthodes théoriques qui permettent l'étude de la dynamique moléculaire quantique de systèmes complexes. Parmi ces systèmes figurent les agrégats superfluides et les molécules confinées dans des nano-cavitées. Les méthodes d'intégrales de chemin permettent de simuler ce type de systèmes de façon très efficace et précise en tenant compte d'effets quantiques statistiques tels l'échange de bosons identiques. Les effets d'échange sont essentiel pour décrire des phénomènes comme la superfluidité. Nous démontrerons que la réponse superfluide d'un solvant quantique aux rotation…

Nous présentons une méthode de paramétrage de modèles semi-empiriques décrivant des réactions de transfert de proton dans des amas de molécules d'eau. Deux nouveaux modèles sont développés: AM1-W, qui est un re-paramétrage du modèle classique AM1, et AM1PG-W, qui est une version modifiée du modèle AM1 incluant une correction à la fonction de répulsion de coeur. Ces deux modèles démontrent une très bonne performance pour les énergies des liaisons hydrogène et pour les profils d'énergie de transfert de proton, qui sont des propriétés de haute importance pour les processus de transfert de pro…

Certains aspects de l'énantiosélectivité en chimie organique restent à être explorés de façon théorique et numérique. La réduction de cétones par le borane catalysée par un catalyseur de Corey-Bakshi-Shibata (CBS) chiral est une réaction énantiosélective bien établie expérimentalement qui constitue un bon point de départ pour l'investigation de complexes d'oxazaborolidine et de borane avec une cétone prochirale. Bien que des calculs de chimie quantique aient déjà été rapportés pour cette réaction, l'origine de la sélectivité demeure inexpliquée.Nous rapportons, en variant les substi…

L'endonucléase ERCC1-XPF est un des complexes enzymatiques essentiels pour la réparation de l'ADN. Plus spécifiquement, ERCC1-XPF est responsable de l'excision de l'élément de l'ADN endommagé dans le processus de réparation par excision de nucléotides, ou NER. Ce processus est le principal mécanisme de réparation des lésions causées par agents alkylants comme le cisplatine, utilisé dans le traitement du cancer. Des niveaux élevés d'expression du ERCC1 ont été attribués à la résistance, intrinsèque ou acquise, des cellules tumorales au cisplatine. La protéine XPA, qui est aussi impli…

Nous présenterons diverses extensions de la  méthode  Density Functional Tight Binding (DFTB) ainsi que ses combinaisons avec des algorithmes de simulation intensive, notamment  les progrès algorithmiques pour traiter les  grands systèmes,  l' utilisations de la DFTB dans  des simulations  nécessitant un grand nombre de calcul de l'énergie et/ou des forces,  la combinaison de la méthode DFTB avec la dynamique quantique  PIMD  (intégrales de chemins), des approches vers le calcul  des états excités.  Les applications porteront sur la simulation de propriétés  d'agrégats et complexes molécul…

Idéalement, la conception rationnelle de médicaments peut s'appuyer sur la structure rayon-X de la cible thérapeutique. Dans un tel cas, un ligand biologiquement actif peut être amélioré par l'optimisation des interactions protéine-ligand. Le rôle de l'eau comme agent liant ou déstabilisant est souvent négligé. Or, selon plusieurs études, une majorité de structures rayon-X rapportent au moins une molécule d'eau qui unit le ligand à la protéine et participe directement à la complexation. Il arrive souvent que la résolution crystallographique ne permette pas d'identifier les sites aqueux. Ce…

L'étude de l'échelle mésoscopique montre que plusieurs propriétés de la matière évoluent d'un régime discret à un régime continu. Cette transition s'observe, par exemple, en étudiant les interactions se produisant à deux longueurs d'échelle différentes. Par exemple, il est possible d'imaginer ce type de transition en étudiant l'évolution du concept d'une roue moléculaire sur différentes longueurs d'échelle. Plus la taille de cette augmente moins la granulosité de sa structure fine est en fait perceptible. C'est l'étude de cette transition qui motive les travaux présentés ici. Nous nous int…

La mise au point de médicaments est une entreprise couteuse et laborieuse. Depuis quelques années, l'application de simulations informatiques a permis d'améliorer la conception de nouveaux médicaments et la compréhension de leurs modes d'action et.  Notre laboratoire combine le développement de logiciels, la synthèse organique et la biochimie pour à la fois développer de nouveaux logiciels plus fiables, rapides et faciles d'utilisation et les appliquer au développement de nouvelles molécules à visées thérapeutiques notamment dans le domaine des maladies neurodégénératives et des cancers. A…

Nous avons développé une méthode pour ajuster, de façon automatique, une fonction universelle à des surfaces de potentiel pour des systèmes ayant jusqu'à plusieurs dizaines d'atomes.     La fonction consiste en une somme d'énergies de cohésion atomiques dépendantes de l'environnement chimique. L'usager n'a besoin de définir aucun des termes de cette fonction. La méthlode fonctionne pour les systèmes  où les interactions ioniques sont assez faibles. Autrement, il n'y a pas de contraintes sur le type de système qu'on peut traiter. Nos tests montrent que le coût pour évaluer la fonction est 3…

Le récepteur de l'élastine (RE) est un complexe trimérique constitué de l'association de 3 protéines : l'EBP (Elastin Binding Protein), la protéine protectrice cathépsine A et la neuraminidase-1. Ce récepteur hétérodimérique est impliqué dans le métabolisme de divers ligands et présente un mécanisme d'action très spécifique et compliqué mettant en jeu une cascade de processus dans le cadre de l'interaction avec les molécules d'élastine, de tropoélastine ou des peptides issus de leurs dégradations. Ce récepteur de l'élastine participe également activement aux phénomènes de signalisation cel…

Les propriétés de nanoparticules représentatives des domaines du carbone amorphe et graphitique ont été étudiées par calculs de chimie quantique, utilisant la très populaire théorie de la fonctionelle de la densité (density-functional theory – DFT) ainsi que la théorie du champ auto-consistant multi-références (complete-active space self-consistent field - CASSCF). Ils'avère que le caractère semi-métallique des nanoparticules de carbone prédit par la DFT, c'est-à dire la pseudo-dégénerescence énergetique d'états de spin, est de fait confirmé par les calculs CASSCF, une théorie certes plus …

Les cendres volantes de biomasse (CVB) provenant d'une usine de pâte à papier et la poudre de verre (PV) possèdent des propriétés hydrauliques ou pouzzolaniques. En conséquence, elles peuvent être utilisées en tant que matériaux cimentaires. Nous présentons ici l'étude de la possibilité de créer un liant alternatif au ciment Portland par l'utilisation de ces deux matériaux recyclés.Ces CVB et PV, en tant que matières premières principales, en combinaison avec des laitiers de hauts fourneaux et des cendres volantes de classe F, ont été activés par de l'eau ou des solutions alcalines…

L'objectif général du projet est de valider l'existence d'un effet d'échelle liant temps d'initiation de la corrosion à la taille des éléments en béton armé.Dix-huit poutres ont été fabriquées avec les mêmes caractéristiques, soit la même section transversale, le même gâchage de béton, le même lot d'acier, la même épaisseur de béton de recouvrement et les mêmes conditions de cure. Le seul facteur qui diffère entre les poutres est la longueur. Six poutres ont été construites avec une longueur de 0,60 m, six de 1,80 m et six de 3,00 m. Les éléments ont été exposés à un environnement s…

Fondé en 1982, le Centre de recherche sur les infrastructures en béton (CRIB) est un regroupement stratégique financé par le Fonds de recherche québécois - Nature et Technologies (FRQ-NT) qui travaille au développement de nouveaux matériaux et de nouveaux outils permettant de prédire et d'améliorer la durée de vie des ouvrages neufs ou devant être réparés.Le CRIB vise également à mieux estimer les coûts financiers, sociaux et environnementaux reliés à la construction et à l'entretien des infrastructures en béton. Les éléments de la programmation du CRIB s'inscrivent dans le cadre d'…