Cette thèse de doctorat porte sur une famille de protéines transmembranaires exprimées sous forme de tétramères qui fonctionnent en tant que canaux ioniques sélectifs pour le potassium - le membre 3 des canaux potassiques à rectification entrante (Kir3). Quatre gènes codant pour les protéines Kir3 sont présents chez les mammifères dans la sous-famille, à savoir les membres Kir3.1-4. L'activité et l'expression tissulaire varient fortement en fonction des sous-unités constituant les canaux Kir3. Ces canaux sont activés par des interactions simultanées et directes avec des dimères bêta-gamma de la protéine G (Gβγ) libérés par les hétérotrimères de la protéine G de la classe G(i/o), des lipides PIP2 du feuillet interne de la membrane et des ions Na+ intracellulaires. Ces canaux permettent la genèse d’un courant potassique hyperpolarisant à des potentiels membranaires proches de l'EK. Ils jouent un rôle important dans la régulation de l'excitabilité cellulaire dans différents tissus. Des maladies ont été associées à une mauvaise régulation des canaux Kir3 de type sauvage ou à des mutations de leurs gènes.Un de mes objectifs a été de caractériser la dynamique conformationnelle sous-jacente à la fonction du canal Kir3.2 en utilisant la dynamique moléculaire. En partant de modèles obtenus par cristallographie aux rayons X, au lieu d’utiliser Gβγ pour ouvrir le canal dans nos simulations nous avons cherché à établir la stoichiométrie d’un ensemble de petites molécules connues pour l’activation de Kir3.2. Ainsi, dans une série de trajectoires où différentes combinaisons de partenaires étaient modélisées, le canal Kir3.2 a traversé différents états conformationnels et conducteurs – tout en reproduisant des caractéristiques décrites dans la littérature. Cette approche a amené à la découverte de nouveaux sites d'interaction lipide-protéine, potentiellement impliqués dans un mécanisme de rétroaction négative intrinsèque au canal Kir3.2. Cette prédiction est corroborée par des données de cristallographie aux rayons X publiées antérieurement et non exploitées dans ce contexte. L’analyse des trajectoires a également montré de nouvelles voies allostériques reliant les sites d’interaction du ligand aux portes du canal. De plus, sur la base de la dynamique du canal de type sauvage, nous avons proposé des mécanismes moléculaires pour plusieurs mutants pathologiques caractérisés expérimentalement.Parallèlement au projet théorique, j’ai travaillé à l’élaboration de canaux Kir3 sensibles à la lumière pour l’optogénétique. L’utilisation de modèles par homologie a guidé la sélection de résidus du canal qui ont été mutés en cystéine. La présence de cystéines réduites est nécessaire pour le marquage des protéines exprimées dans la membrane des ovocytes de Xenopus laevis avec les ligands photosensibles que nous avons utilisés. Parmi les vingt mutants cystéines criblées, l’un d’entre eux a montré un phénotype modéré de photo-activation. Ce phénotype a pu être considérablement amélioré par une mutation additionnelle, nous permettant d’obtenir le premier canal Kir3 constitutivement inactif et activable par la lumière.La procédure de simulation éprouvée dans ce travail est particulièrement adaptée à l’étude de divers canaux Kir3 d’intérêt. Une perspective pour nos modèles serait leur utilisation dans la conception de composés visant des conformations spécifiques du canal Kir3.2 en l’absence de données expérimentales sur les états d’ouverture et de fermeture complètes. Enfin, le canal Kir3.4 photosensible pourrait trouver des applications en biologie synthétique en tant que diode contrôlée par la lumière. En outre, ce mutant pourrait être inoculé in vivo – il devrait rester silencieux après marquage et fournir des informations sur le rôle physiologique de l'augmentation des courants médiés par canaux Kir3 lorsqu'il est activé par la lumière ultraviolette.