Supports journée "Chimie et sciences de la vie : de la simulation numérique au HPC"

Jacques Lalevée, Institut des Sciences et des Matériaux de Mulhouse/Université de Haute Alsace et Institut Universitaire de France

La modélisation moléculaire : un outil unique pour le design de nouveaux systèmes amorceurs de polymérisation

Résumé de l'exposé :

Les procédés de photopolymérisation connaissent un développement important avec des applications considérables dans le milieu industriel (la croissance est de l’ordre de 10%/an). L'étape d'amorçage photochimique, comparée aux procédés thermiques traditionnels, permet de réaliser une polymérisation extrêmement rapide (quelques secondes) avec, de plus, la possibilité de polymériser dans des régions spatialement contrôlées. De plus, cette technologie est aussi écologique car en n’employant pas de solvant elle limite fortement les émissions de composés organiques volatiles (COV) dans l’atmosphère. Ces avantages économiques indéniables sont à l’origine de leurs applications de plus en plus grandes dans le domaine industriel.

Cependant, les systèmes photoamorceurs actuels utilisent des irradiations UV et nécessitent des énergies assez importantes. Le défi actuel dans ce domaine consiste donc à développer des systèmes amorceurs pour des conditions d’irradiations douces (lumière visible, solaire, faible énergie).

Dans cette présentation, il sera montré que la modélisation moléculaire est un outil unique pour le développement de nouveaux systèmes chimiques hautement réactifs. Les propriétés d’absorption et de réactivité peuvent ainsi être prévues et évaluées. Différents exemples seront donnés, l’efficacité pratique de systèmes a ainsi pu être améliorée grâce au design de nouveaux amorceurs.

Marie-Bernadette Lepetit, Laboratoire de Cristallographie et sciences des Matériaux, Caen

La Chimie Théorique : une science computationnelle

Résumé de l'exposé :

La chimie théorique est une science qui s'est essentiellement développée depuis les années 70  autour du calcul numérique. De gros efforts de méthodologie ainsi que de programmation ont été réalisés au cours de ces années afin d'en faire une science prédictive. Que ce soit dans le domaine de la réactivité, catalyse, structure, dynamique, magnétisme, etc. les techniques mises au point permettent d'apporter des informations, tant en terme qualitatif (de compréhension) que quantitatif (précision des prédictions numériques comparables avec les données expérimentales) et ce dans des systèmes de plus en plus complexes (molécules biologiques, catalyse hétérogène, etc.).

Dans cet exposé j'essaierai de montrer les spécificités de la chimie théorique en terme de calcul numérique, que ce soit par le fait que c'est une science essentiellement numérique, le fait de la diversité des ses sujets et donc des méthodes et techniques numériques employées ou de l'ancienneté de la chimie théorique numérique.

Georges Karniadakis, Division of Applied Mathematics, Brown University, Department of Mechanical Engineering, MIT,  Pacific Northwest National Laboratory

Multiscale Modeling of Hematological Disorders

Jean-Philip Piquemal, Université Paris 6 et Patrick Bousquet-Mélou, CRIHAN

Panorama des principaux codes de calcul intensif en chimie et sciences de la vie

Résumé de la présentation :

Jean-Philip Piquemal, Université Paris 6 : Description des modèles

Patrick Bousquet-Mélou, CRIHAN

  • Informations pratiques (codes mutualisés dans les centres nationaux et régionaux, accès aux ressources, support et formations HPC)
  • Profils HPC d'applications (type et efficacité du parallélisme, architectures plus adaptées à certains codes, exemples d'études d'accélération parallèle, etc.)

Michel Caffarel et Anthony Scemama, Laboratoire de Chimie et Physique Quantiques – Université Paul Sabatier

Implémentation de simulations QMC massivement parallèles pour la chimie: Du laboratoire aux calculateurs pétaflopiques en passant par les mésocentres

Résumé de la présentation :

Voltage-gated cation channels (VGCCs) are transmembrane (TM) proteins ubiquitous to excitable cells of superior organisms. Their role is to transport ions across the cell membrane in a manner that depends on its polarization state. Being implicated in a wide variety of biological functions such as the transmission of the nervous impulse, mutations in genes encoding them may give rise to inherited genetic diseases such as long and short QT syndrome of the heart, epilepsies, periodic paralyses, deafness, diabetes, etc. The physiological role of VGCCs has made them objects of interest since their discovery in the 1950s and understanding their function at a molecular level has benefited greatly from results from a large number of experimental techniques, especially structural biology, electrophysiology, and pharmacology, as well as spectroscopies of various kinds.

Among the body of discoveries that have contributed to increase our knowledge of VGCC structure and function, the resolution in 2005 of the X-ray crystal structure of a mammalian member of this family was recognized to have a remarkable impact: this structure enabled one to start envisioning the molecular level operation mechanism of these channels. In particular, it allowed computational approaches such as Molecular Dynamics simulations to step in and contribute to answering questions concerning their functional mechanism.

Here we will present our perspective and a summary of the exquisite results obtained so far using an MD approach, in the context of HPC resources made available to us during the last few years.