UTILISATION DE LA DIFFUSION DES NEUTRONS POUR DES PROBLÈMES D'INTÉRÊT BIOLOGIQUE

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Submitted on 1 Jan 1973

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UTILISATION DE LA DIFFUSION DES NEUTRONS POUR DES PROBLÈMES D’INTÉRÊT BIOLOGIQUE

B. Jacrot

To cite this version:

B. Jacrot. UTILISATION DE LA DIFFUSION DES NEUTRONS POUR DES PROBLÈMES D’INTÉRÊT BIOLOGIQUE. Journal de Physique Colloques, 1973, 34 (C8), pp.C8-23-C8-24.

�10.1051/jphyscol:1973812�. �jpa-00215365�

JOURNAL DE PHYSIQUE Colloque CS, suppl~~~zeizt au no 11-12, Tol~le 34, Noçe11ll>re-D6ce1~lDI.e 1973, puge C8-23

UTILISATION DE LA DIFFUSION DES NEUTRONS POUR DES PROBLEMES D'INTÉRÊT BIOLOGIQUE

B. J A C R O T

Institut Max von Laue-Paul Langevin, 38-Grenoble, France

Résumé. - La grande différence existant entre les interactions des neutrons avec l'hydrogène et le deutérium est une des grandes raisons de l'intérêt de la diffusion des neutrons pour l'étude des composés biologiques. Le noyau d'hydrogène a une amplitude de diffusion cohérente négative (- 0,38 x ^10-12 cm), du même ordre de grandeur que celle (positive) des autres noyaux. Pour le deutérium l'amplitude de diffusion cohérente est positive (f 0,65 x 10-12 cm). Dans le cas de l'hydrogène, il y a ensuite une très forte diffusion incohérente (sans interférences), qui est beaucoup plus faible pour le deutérium. Les principales applications existantes ou en préparation sont les suivantes :

1 . Structure des protéines. - Les neutrons per- mettent de localiser les atomes d'hydrogène. Ceci a particulièrement d e l'intérêt pour l'observation des liaisons hydrogènes, de l'eau de cristallisation, ou pour un hydrogène particulier jouant un rôle dans le mécanisme enzymatique (cliymotrypsine). Des études sont en cours sur la myoglobine [ I l et l'insuline [ 2 ] . II est vraisemblable qu'une détermination directe des phases dans la diffraction des neutrons sera iiécessaire.

La technique de diffusion anomale [3], spécialement sensible pour les neutrons si la ~nolécule contient un atome de gadolinium ou de san-iariuiii, est étudiée dans ce but.

2. Structures des systèmes complexes. - Dans des systèmes complexes (meiiîbraiies, virus, ribosonles, chromatines, etc.), la structure est étudiée à des réso- lutions grossières, et ce qui intervient est le pouvoir diffusant moyen des divers composants. Le pouvoir diffusant moyen par atonie est le suivant :

- H,O - 0,06 x 10-12cni

- D 2 0 + ^0,60

- Protéine + ^0,18

- Lipide - 0,03

-

Acide nucléique 0,3

- Tête polaire O, 14.

Le contraste entre les composants est plus grand que pour les rayons X, et le contraste avec le solvant peut être annulé pour chaque composant en utilisant un mélange eau lourde-eau légère approprié.

Les travaux à ce jour ont porté en particulier sur

la myéline [4], [5], des lipoprotéines de faibles den- sité (LDL) [6]. La méthode est également puissante pour l'étude de certains virus (TMV par exemple) et sans doute de la chromatine. Dans le cas oii le travail est sur la molécule en solution la quantité d'échantillon nécessaire est comparable à celle utilisée avec les rayons X. Il a été proposé [7] d'étudier la structure des ribosomes par diffraction sur un ribo- some reconstitué à partir des protéines toutes deuté- riées sauf deux qui seraient normales, dont on déter- minerait ainsi la distance. La structure du ribosome serait déteriiiiiiée par triangulation. La méthode peut s'appliquer à d'autres systèiiies et est en cours d'essais.

3. Etude de mouvement. - La forte section effi- cace de diffusion incohérente pour les protons, a pour coiiséquence qiie le spectre de diffusion inélas- tique des neutrons est donîiiié par la sorniiie des mouveiiients i~idividiiels de cliaq~ie atoiiie d'liydro- gène. Springer [8] a inontré coii-iii-ieiit séparer dans le cas d'lin cristal liquide la diffusion de traiislation de la diffiision rotatioiinelle. On peut égaleiiieiit si cette translation est anisotrope la mesurer dans les diverses directions. Les techniques actuelles permettent de mesurer un coefficient de diffusion de 2 x cm2/s.

Les développements en cours devraient periiiettre de descendre à IO-' ciii2/s. Des expériences sont en pré- paration pour utiliser cette inétliode à I'étiide des niouvements de diffusion latérale dans des iiiodèles de inenibraiie ou des nieiiibraiies réelles. On peut aussi étudier les modifications des iiiouvements internes d'un enzyme en présence d'i11-i iiiliibiteur.

Article published online by EDP Sciences and available at http://dx.doi.org/10.1051/jphyscol:1973812

B. JACROT

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