Emergent properties in an enzymatic reaction network and in compartmentalized chemical systems

La cellule illustre comment des comportements dynamiques et adaptatifs peuvent émerger d’interactions moléculaires simples opérant loin de l’équilibre. Cette thèse étudie comment nous pouvons reproduire ces comportements dans des systèmes chimiques synthétiques afin d’apporter un éclairage sur la complexité cellulaire. Elle présente trois approches distinctes qui capturent des aspects essentiels des fonctions cellulaires dynamiques. La première concerne un réseau enzymatique de phosphorylation–déphosphorylation présentant un comportement oscillatoire. La deuxième met en œuvre des compartiments à base de coacervats maintenus dans des conditions hors d’équilibre grâce à un contrôle enzymatique, montrant leur désassemblage transitoire et leurs transformations contrôlées. La troisième explore des assemblages moléculaires photo-réactifs confinés dans ces compartiments, démontrant comment le confinement spatial contrôle les changements structuraux induits par la lumière. Ensemble, ces études démontrent comment des systèmes chimiques simples peuvent être organisés pour présenter des propriétés émergentes ressemblant à la complexité de la matière vivante.