Bioinformatique Schrodinger

[invite67a9b6e5]

Bonjour à tous,

J'ai regardé déja ce qui a été proposé sur cette équation sur le forum. En faites je recherche quelque chose qui nécessite peu de notion en chimie car mes connaissances en chimie sont trés trés vielles, une explication qui reprend tout à zéro avec des connaissances de mathématiques (un bon niveau) et de biologie (pas trés interessant je pense pour ceci ) mais rien en chimie .

Je connais bien les modeles mécanniques pour le calcul de l'énergie potentielle.
Epot=Elié+Enonlié avec les différentes composantes, d'aprés ce que j'ai pu lire ce modéle n'est qu'une approximation de la réalité, le vrai modéle serait celui de schrodinger pour le calcul de cette énergie.

Je recherche une explication de comment calculer une énergie potentielle à partir de cette équation (Schrodinger) pour obtenir une donnée exploitable comme pour le modele mécanique pour permettre de faire de la modélisation moléculaire. (minimisation)

Je recherche une explication concrete vraiment pour que je visualise bien les termes.

Merci d'avance,
Mister
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[invite635a16d2]

Si tu veux faire de la dynamique moléculaire en utilisant l'équation de shrodinger tu seras très vite limité ! Au delà de 10 atomes (et je suis optimiste) ça devient très vite impossible car les temps de calculs (temps CPU) sont trop longs !

Pour faire de la dynamique moléculaire tu as deux solutions : soit tu fais une dynamique quantique et alors tu utilisera l'équation de shrodinger soit tu fais une dynamique classique et tu utilisera somme des forces = ma.

Si tu fais une dynamique quantique en général tu te places dans l'approximation de Born oppenheimer : tu sépare les mouvements des noyaux et des électrons. Tu commences par résoudre l'équation de shrodinger pour les électrons en considérant les noyaux fixe. Tu optiens alors une énergie dite électroniques qui dépend de la position des noyaux. C'est cette énergie E(R) qui est l'énergie potentielle qui sert ensuite à résoudre l'équation de shrodinger pour les noyaux et donc à faire la dynamique des noyaux (et donc des molécules).

si tu veux plus de détails, des équations ... je te conseille le livre de Jean Louis Rivail qui était chercheur à Nancy (j'ai pas le titre en tête, mais c'est un livre rose, le titre doit ressembler à initiation à la chimie quantique)
Il te faut un livre de Chimie-physique, essaye aussi celui de Claude Leforestier de montpellier (introduction à la chimie quantique ou un truc du genre)

Ceci dit si tu t'interresse à la bioinformatique, oublis l'équation de schrodinger. Il n'est pas envisageable (et inutile) de faire de la dynamique quantique pour une protéine la dynamique moléculaire classique est suffisante et marche plutot bien (c'est le sujet de ma thèse )

En dynamique moléculaire classique tu paramètres ton énergie potentielle (champ de force) et tu remplace toutes les énergies d'interactions par des termes de types énergie d'un ressort.
Pour ce type d'approche si l'anglais ne t'embete pas regarde "Understandin molecular simulations" de Frenkel et smith un très bon livre !

Bon je m'arrete car sinon je pourrais parler de ça pendant des heures ! N'hésite pas si tu as d'autres questions! ou si tu n'as pas compris

[invite67a9b6e5]

Si tu veux faire de la dynamique moléculaire en utilisant l'équation de shrodinger tu seras très vite limité ! Au delà de 10 atomes (et je suis optimiste) ça devient très vite impossible car les temps de calculs (temps CPU) sont trop longs !

Pour faire de la dynamique moléculaire tu as deux solutions : soit tu fais une dynamique quantique et alors tu utilisera l'équation de shrodinger soit tu fais une dynamique classique et tu utilisera somme des forces = ma.

Si tu fais une dynamique quantique en général tu te places dans l'approximation de Born oppenheimer : tu sépare les mouvements des noyaux et des électrons. Tu commences par résoudre l'équation de shrodinger pour les électrons en considérant les noyaux fixe. Tu optiens alors une énergie dite électroniques qui dépend de la position des noyaux. C'est cette énergie E(R) qui est l'énergie potentielle qui sert ensuite à résoudre l'équation de shrodinger pour les noyaux et donc à faire la dynamique des noyaux (et donc des molécules).

si tu veux plus de détails, des équations ... je te conseille le livre de Jean Louis Rivail qui était chercheur à Nancy (j'ai pas le titre en tête, mais c'est un livre rose, le titre doit ressembler à initiation à la chimie quantique)
Il te faut un livre de Chimie-physique, essaye aussi celui de Claude Leforestier de montpellier (introduction à la chimie quantique ou un truc du genre)

Ceci dit si tu t'interresse à la bioinformatique, oublis l'équation de schrodinger. Il n'est pas envisageable (et inutile) de faire de la dynamique quantique pour une protéine la dynamique moléculaire classique est suffisante et marche plutot bien (c'est le sujet de ma thèse )

En dynamique moléculaire classique tu paramètres ton énergie potentielle (champ de force) et tu remplace toutes les énergies d'interactions par des termes de types énergie d'un ressort.
Pour ce type d'approche si l'anglais ne t'embete pas regarde "Understandin molecular simulations" de Frenkel et smith un très bon livre !

Bon je m'arrete car sinon je pourrais parler de ça pendant des heures ! N'hésite pas si tu as d'autres questions! ou si tu n'as pas compris

Merci énormément pour tes indications je vais aller chercher de suite ces livres.
Je n'hésiterai à te poser des questions car c'est un sujet qui me passionne et j'aimerais bien réaliser une thése dessus.

Schrodinger représente la réalité pourquoi ne pas imaginer que des que les ordinateurs le permettront cela remplacera F=ma de newton ???

[invite635a16d2]

tu as dis "schrodinger représente la réalité"

C'est presque vrai, mais le problème c'est que l'équation de shrodinger n'a as de solution analytique et donc tu dois passer par un calcul numérique qui est très long. Et selon la méthode de calcul que tu utilises tu fait certaines approximations donc en général ça marche bien mais c'est jamais exact !!!
Pour te donner un ordre d'idée, si tu prend une molécule de 50 atomes (C N H O) et que tu résout l'équation de schrodinger pour les électrons avec une méthode acceptable il te faut 5 heures environ !!

Donc imagine si tu as une protéine de 30 000 atmes !! sachant que le temps de calculs n'augemente pas linéairement !

L'équation de schrodinger te permet de modéliser la réorganisation des électrons dans une molécules (c'est un peu imager mais c'est ça). En dynamique classique tu met des charges sur chaques atomes que tu détermine avant de faire la simulation et ensuite elles sont fixent. Si tu résout l'équation de schrodinger électronique ça revient à avoir des charges qui varient au cours du temps.
Souvant selon ce qui t'intéressent tu n'as pas besoin de modéliser cette réorganisation des électrons ou alors tu n'en as besoin que pour une petite partie de la protéine : un chromophore ou un centre réactionnel car s'il y a réaction chimique alors la réorganisation électronique est importante.
Donc tu n'utilse schrodinger que si tu en as besoin parsque newton est beaucoup plus simple et beaucoup moins couteux !! C'est vrai que si les ordinateurs en était capable on pourrait faire plus de chose mais je ne pense pas que ce soit utile d'utiliser un outil dont tu peux te passer. C'est le fameux dicton "pourquoi faire compliqué quand on peut faire simple"

Dans un futur assez proches l'idée est de faire des simulations en couche d'oignon avec différents niveau de calculs : Un centre quantique, puit une partie classique puis un solvant implicite (ce qui te permet de virer les molécules d'eau). Certaines personnes modélisent aussi des méthodes ou tu remplaces les acides aminés par des grains (1 2 ou trois) et font la dynamique des grains et avec ça ils étudient la rigidité des protéine...

A l'heure actuelle les simulations à la pointe (et à la mode) c'est les simulation Car-Parinello qui mélange classique et quantique. C'est pas mal mais encore couteux il faut utiliser les grappes de calculs parallèle ect ... et les simulations durent environ 10 ps pour une centaine d'atomes donc pour une protéine c'est encore trop lourd !

Je parle toujours de protéine pasque c'est le systeme que j'étdudie mais ce que je t'ai dis marche aussi pour d'autres systemes!

Tu en es où au fait ? comme il n'y a pas ton age je ne sais pas trop ce que je peux dire et pas dire !! C'est quoi un L3 de bioinformatique ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite67a9b6e5]

tu as dis "schrodinger représente la réalité"

C'est presque vrai, mais le problème c'est que l'équation de shrodinger n'a as de solution analytique et donc tu dois passer par un calcul numérique qui est très long. Et selon la méthode de calcul que tu utilises tu fait certaines approximations donc en général ça marche bien mais c'est jamais exact !!!
Pour te donner un ordre d'idée, si tu prend une molécule de 50 atomes (C N H O) et que tu résout l'équation de schrodinger pour les électrons avec une méthode acceptable il te faut 5 heures environ !!

Donc imagine si tu as une protéine de 30 000 atmes !! sachant que le temps de calculs n'augemente pas linéairement !

L'équation de schrodinger te permet de modéliser la réorganisation des électrons dans une molécules (c'est un peu imager mais c'est ça). En dynamique classique tu met des charges sur chaques atomes que tu détermine avant de faire la simulation et ensuite elles sont fixent. Si tu résout l'équation de schrodinger électronique ça revient à avoir des charges qui varient au cours du temps.
Souvant selon ce qui t'intéressent tu n'as pas besoin de modéliser cette réorganisation des électrons ou alors tu n'en as besoin que pour une petite partie de la protéine : un chromophore ou un centre réactionnel car s'il y a réaction chimique alors la réorganisation électronique est importante.
Donc tu n'utilse schrodinger que si tu en as besoin parsque newton est beaucoup plus simple et beaucoup moins couteux !! C'est vrai que si les ordinateurs en était capable on pourrait faire plus de chose mais je ne pense pas que ce soit utile d'utiliser un outil dont tu peux te passer. C'est le fameux dicton "pourquoi faire compliqué quand on peut faire simple"

Dans un futur assez proches l'idée est de faire des simulations en couche d'oignon avec différents niveau de calculs : Un centre quantique, puit une partie classique puis un solvant implicite (ce qui te permet de virer les molécules d'eau). Certaines personnes modélisent aussi des méthodes ou tu remplaces les acides aminés par des grains (1 2 ou trois) et font la dynamique des grains et avec ça ils étudient la rigidité des protéine...

A l'heure actuelle les simulations à la pointe (et à la mode) c'est les simulation Car-Parinello qui mélange classique et quantique. C'est pas mal mais encore couteux il faut utiliser les grappes de calculs parallèle ect ... et les simulations durent environ 10 ps pour une centaine d'atomes donc pour une protéine c'est encore trop lourd !

Je parle toujours de protéine pasque c'est le systeme que j'étdudie mais ce que je t'ai dis marche aussi pour d'autres systemes!

Tu en es où au fait ? comme il n'y a pas ton age je ne sais pas trop ce que je peux dire et pas dire !! C'est quoi un L3 de bioinformatique ?

Merci beaucoup pour ta réponse.
Je suis en fin de Master1 Recherche Biologie-Informatique à jussieu, dans le stage. J'ai 23 ans j'ai pas mis mon profil à jour depuis longtemps