Considérée comme l'une des méthodes les plus productives pour obtenir des informations structurales très précises sur les macromolécules biologiques, la cristallographie aux rayons X se heurte toujours à deux obstacles majeurs et ce malgré des avancées technologiques majeures: la production de cristaux de qualité/présentant une bonne diffraction et la résolution du problème de la phase inhérente à la méthode. C’est dans ce contexte que des complexes de lanthanides mono-cationiques ayant des propriétés de nucléation et permettant de résoudre le problème des phases, connus sous le nom de "Crystallophore" (Xo4), ont été développés.
Malgré les propriétés uniques qu'offre le TbXo4, les différentes études menées à son sujet montrent que son taux de réussite n’est pas de 100%, en particulier en ce qui concerne la cristallisation, d'où l'importance d'augmenter son taux de succès. L'objectif de cette thèse était de mieux comprendre les propriétés d'interaction et de nucléation du TbXo4 et son comportement à la surface des protéines.
Pour ce faire, nous avons abordé la question par une double approche. La première approche a consisté à explorer la chimie offerte par les complexes de lanthanide en évaluant les propriétés de nucléation de treize molécules dérivées du crystallophore, fournies par nos collaborateurs de l'ENS Lyon, sur un panel de trois protéines commerciales. Cette approche nous a permis de sélectionner une nouvelle molécule, TbXo4-OH, caractérisée par une extension propanol sur l'azote libre du macrocycle triazacyclononane, qui offre des propriétés de nucléation similaire par rapport à la molécule de référence TbXo4. Nous avons également développé un nouveau protocole d'utilisation des molécules.
La deuxième approche était une approche biologique qui a consisté à analyser les sites d'interaction entre TbXo4 et la cible protéique. Cette analyse a été combinée à de la mutagenèse (mutation ponctuelle), sur deux modèles de protéines, afin de confirmer les acides aminés ou groupes de résidus qui sont liés dans la liaison de la molécule. De plus, le présent travail a démontré la complémentarité entre la dynamique moléculaire et l'analyse de la structure cristalline.