Vibrations et relaxations dans les molécules biologiques. Apports de la diffusion incohérente inélastique de neutrons

Abstract

Le pr´esent document ne se veut pas un article de revue mais plutôt un ´el´ement d’initiation à une technique encore marginale en Biologie. Le lecteur est suppos´e être un non sp´ecialiste de la diffusion de neutrons poursuivant une th´ematique à connotation biologique ou biophysique mettant en jeu des ph´enomènes dynamiques. En raison de la forte section de diffusion incoh´erente de l’atome d’hydrogène et de l’abondance de cet el´ ´ement dans les prot´eines, la diffusion incoh´erente in´elastique de neutrons est une technique irremplaçable pour sonder la dynamique interne des macromol´ecules biologiques. Après un rappel succinct des ´el´ements th´eoriques de base, nous d´ecrivons le fonctionnement de diff´erents types de spectromètres in´elastiques par temps de vol sur source continue ou puls´ee et discutons leurs m´erites respectifs. Les deux alternatives utilis´ees pour d´ecrire la dynamique des prot´eines sont abord´ees: (i)l’une en termes de physique statistique, issue de la physique des verres, (ii) la seconde est une interpr´etation m´ecanistique. Nousmontrons dans ce cas, commentmettre à profit les compl´ementarit´es dedomainesenvecteur de diffusion et de r´esolution en ´energie de diff´erents spectromètres in´elastiques de neutrons (temps de vol, backscattering et spin-´echo) pour acc´eder, à l’aide d’un modèle physique simple, à la dynamique des prot´eines sur une ´echelle de temps allant d’une fraction de picoseconde à quelques nanosecondes. Table