Maître de conférence depuis septembre 2010
Principal thème de recherche : Modélisation mésoscopique de milieux colloïdaux, en particulier des colloïdes actifs et des milieux biologiques intracellulaires
Principaux collaborateurs dans l’équipe : Marie Jardat, Virginie Marry, et Pierre Illien.
Collaboration à Sorbonne Université : Jean-Marc Victor et Maria Barbi (LPTMC).
Collaboration internationale : Christos Likos (Université de Vienne)
Thèmes de recherche
De nombreux processus dans les colloïdes et dans les milieux biologiques intracellulaires se situent à une échelle de description grande par rapport à la taille des molécules d’eau, mais suffisamment petite pour que les fluctuations thermiques restent importantes. La modélisation à cette échelle, dite mésoscopique, combine des caractères microscopiques, liés à la nature particulaire de la matière, et des éléments macroscopiques.
Avec Marie Jardat, nous avons adapté et utilisé des méthodes de simulations numériques à l’échelle mésoscopique, permettant de prendre en compte l’influence de nombreux facteurs sur les propriétés des systèmes. Par exemple, nous avons pu quantifier l’effet des couplages hydrodynamiques et/ou de potentiels d’interactions plus ou moins complexes entre les particules de solutés. Ces simulations ont permis de mettre à jour de nombreux effets contre-intuitifs, comme dans le cas de polymères sous flux, pour lesquels une attraction de Van der Waals vers une paroi peut accélerer les déplacements (collaboration avec Christos Likos).
Avec Jean-Marc Victor et Maria Barbi, nous avons utilisé de telles approches pour simuler des modèles de polymère représentant des fragments de chromosomes. Nos travaux ont par exemple conduit à la description d’un mécanisme permettant à des protéines de glisser le long de l’ADN. Plus récemment, notre analyse d’images de domaines chromosomiques a montré que la longueur de persistence des chromosomes (une mesure de leur flexibilité) dépend fortement de leur état épigénétique (thèse Antony Lesage).
Avec Marie Jardat et Pierre Illien, nous avons construit un modèle de colloïde actif autopropulsé, dans lequel la particule utilise une séparation de phase dans son environnement local comme source de travail mécanique (thèse Jeanne Decayeux). Ce travail nous conduit aujourd’hui à nous intéresser au rôle des émulsions actives biologiques dans le contrôle de travaux mécaniques par la cellule.
Enfin, avec Virginie Marry et Marie Jardat, nous nous intéressons à la construction de modèles gros grains de polymères et de structures lamellaires comme les argiles, à partir de l’analyse de données de dynamique moléculaire. Ces modèles donnent accès à des propriétés à des échelles de temps et d’espace difficilement accessibles à la dynamique moléculaire.
Articles significatifs
- 1. New coarse-graining procedure for the dynamics of charged spherical nanoparticles in solution
V. Dahirel, M. Jardat, J-F. Dufrêche, P. Turq J. Chem. Phys., 126, 114108 (2007). - 2. Nonspecific DNA-Protein Interaction : Why Proteins Can Diffuse along DNA
V. Dahirel, F. Paillusson, M. Jardat, M. Barbi, and J-M. Victor Phys. Rev. Lett., 102, 228101 (2009). - 3. What can be learnt from the comparison of multiscale brownian dynamics simulations, nuclear magnetic resonance and light scattering experiments on charged micelles ?
V. Dahirel , B. Ancian , M. Jardat , G. Mériguet , P. Turq and O. Lequin Soft Matter, 6, 517 (2010) - 4. Coordinate linkage of HIV evolution reveals regions of immunological vulnerability
V. Dahirel, K. Shekhara, F. Pereyra, T. Miura, M. Artyomov, S. Talsania, Todd M. Allena, M. Altfeld, M. Carrington, D. J. Irvine, B. D. Walker, and A. K. Chakraborty PNAS, 108, 11530 (2011) - 5.Computation of the Hydrodynamic Radius of Charged Nanoparticles from Nonequilibrium Molecular Dynamics. L. B. Weiss, V. Dahirel, V. Marry, and M. Jardat. J. Phys. Chem. B, 2018, 122, 5940–5950.
- 6.Polymer coil-globule phase transition is a universal folding principle of Drosophila epigenetic domains. Lesage, V. Dahirel, J.-M. Victor, M. Barbi., Epigenetics & Chromatin, 2019, 12, 28.
- 7.Coarse-Grained Models of Aqueous Solutions of Polyelectrolytes: Significance of Explicit Charges. Pauline Bacle, M. Jardat, V. Marry, G. Mériguet, G. Batôt, and V. Dahirel, J. Phys. Chem. B 2020, 124, 1, 288.
- 8.Can we describe charged nanoparticles with electrolyte theories? Insight from mesoscopic simulation techniques. O. Bernard, M. Jardat, and V. Dahirel, J. Mol. Liq., 2020, 303, 111942.