Brevet FR2947659A1 — publié le 20110107

MODELE TRIDIMENSIONNEL DE STRUCTURE MOLECULAIRE Domaine technique L'invention concerne les techniques de représentation scientifiques visuelles et se 5 rapporte plus précisément à un modèle tridimensionnel de structure moléculaire. L'invention trouve une application notamment dans les recherches scientifiques, dans l'enseignement pour la représentation dans l'espace des structures moléculaires ou dans les jouets éducatifs. 10 Technique antérieure Les modèles tridimensionnels connus, les plus proches de l'invention, sont constitués de sphères à surfaces tronquées réunies entre elles par des moyens d'assemblage. La sphère atomique peut être tronquée pour former une surface plane perpendiculaire à une direction dans laquelle l'atome représenté est susceptible de former une liaison covalente à un autre atome. Les 15 moyens d'assemblage sont généralement des moyens mécaniques tels que des systèmes à encliquetage ou une tige dont les deux extrémités sont insérés dans des logements prévus à cet effet à la surface des deux sphères à relier. Les sphères sont généralement réalisées dans un matériau dur tel que du bois, un plastique ou une résine, par exemple, pour permettre, lors de la simulation des différentes conformations de la structure moléculaire à l'aide des modèles 20 tridimensionnels, de ne pas altérer les proportions correctes entre les rayons de van der Waals et les distances entre atomes. Les moyens d'assemblage sont en matière synthétique ou en métal. Des modèles de liaison hydrogène C=O...H-N avec des atomes aimantés et un atome d'hydrogène creux sont montrés par la publication Linlian Casler & Robert B. Corey. Acta Cryst. (1958). 11,448 "Magnetic hydrogen bonds for molecular models". 25 Les publications suivantes décrivent des modèles utilisant des aimants : - Taro Kihara. Acta Cryst. (1963). 16, 1119. Self-Crystallizing Molecular Models - Taro Kihara. Acta Cryst. (1966). 21, 877. Self-Crystallizing Molecular Models. II - Taro Kihara Acta Cryst. (1970). A26, 315. Self-Crystallizing Molecular Models. Il 1 30 - Taro Kihara Acta Cryst. (1975). A31, 718. Self-Crystallizing Molecular Models. IV. Revision and Conclusion - Taro Kihara & Kazuo Sakai. Acta Cryst. (1978). A34, 326,329. Self-Crystallizing Molecular Models. V. Molecular Charge Density Contours - Taro Kihara Acta Cryst. (1981). A37, 46-51. Self-Crystallizing Molecular Models. VI. 35 Geometrical Supplement - Taro Kihara Acta Cryst. (1985). A41, 556-559. Self-Crystallizing Molecular Models. VII. Plant-Virus Coat Protein. Les inconvénients des modèles de structure moléculaire connus est qu'ils ne donnent pas une image réaliste des forces électrostatiques entres groupes chimiques et de toutes les possibilités d'interpénétration de deux atomes dans les liaisons hydrogène fortes. Un but de l'invention est de proposer un nouveau modèle de structure moléculaire ne présentant pas ces inconvénients. Exposé de l'invention Dans ce but, l'invention propose un nouveau module pour simuler un groupe d'atomes comprenant au moins un atome dans un modèle tridimensionnel de structure moléculaire. Le module selon l'invention comprend au moins un premier dispositif magnétique susceptible de coopérer avec un dispositif magnétique d'un autre module pour simuler une liaison chimique. Un module selon l'invention peut simuler un atome seul, ou bien un groupe d'atomes reliés par des liaisons chimiques, par exemple des liaisons covalentes ou des interactions électrostatiques, notamment de type liaison hydrogène. Dans le cas d'un module représentant une liaison covalente, un atome est représenté par une sphère tronquée, dont le rayon est proportionnel au rayon de van der Waals (par exemple 1 cm équivaut à un Angstrom). Les surfaces tronquées des sphères correspondent aux liaisons covalentes formées par l'atome. La distance entre le centre de la sphère et la surface tronquée est proportionnelle au rayon covalent de l'atome. La somme des rayons covalents de deux atomes correspond à la distance standard entre ces deux atomes. Dans le cas de liaisons doubles ou triples (plus courtes), l'on utilise les distances covalentes doubles ou triples correspondantes. Les groupes chimiques situés de part et d'autre d'une liaison covalente sont susceptibles de tourner l'un par rapport à l'autre. Le degré de liberté en rotation dépend de la nature de la liaison covalente. Certains atomes seront considérés à symétrie cylindrique (-H, -F, -Cl) et seront totalement libres en rotation. Des atomes d'azote et de carbone impliqués dans des liaisons covalentes triples sont également libres en rotation. Des liaisons covalentes simples sont susceptibles de laisser tourner les atomes de part et d'autre de la liaison avec cependant des positions angulaires favorables d'équilibre. L'énergie potentielle magnétique de ce premier dispositif magnétique reproduit l'énergie potentielle de la liaison covalente simulée en fonction de l'angle de rotation. Le groupe d'atomes élémentaire peut être une petite molécule simple et rigide (méthane CH4, eau H2O, oxygène 02, fluor F2, azote N2, HF acide fluorhydrique, HCN cyanure). Dans le cas d'atomes ou de molécules à symétrie cylindrique (comme ùH, -F, HCN), les liaisons covalentes pourront être au choix, suivant le modèle, soit rigides, soit totalement libres en rotation. Des groupes plus grands comprenant un cycle rigide tels que le benzène C6H6, l'urée, les bases de l'ADN, constituent également des modules élémentaires. Un module élémentaire dit incomplet est une fonction chimique (atome ou groupe d'atomes) destiné à former une ou plusieurs liaisons covalentes. Par exemple, les atomes -H, -F, - Cl sont une sphère tronquée pouvant former une liaison covalente. Des groupes tels que -CH3, - CF3, -OH attendent aussi une liaison covalente. Un groupe tel que -CH2-, >C=0 ou -0- peut former deux liaisons covalentes. Le module de complexité supérieure sera une petite molécule possédant une ou plusieurs liaisons covalentes susceptibles d'être en rotation : éthane H3C-CH3, méthanol H3C-OH, éthanol H3C-CH2-OH, éther méthylique CH3-0-CH3... Ils pourront être réalisés par assemblage de modules élémentaires incomplets. Des molécules beaucoup plus complexes (peptides, saccharides, lipides, alcanes, foldamères, polymères, protéines, ADN, ARN, etc...) peuvent être construites à partir de ces fragments incomplets. Dans un mode de réalisation, le premier dispositif magnétique est adapté pour contrôler la rotation d'un second module autour d'un axe de la liaison chimique simulée, la force magnétique de ce premier dispositif magnétique permettant de simuler la rigidité angulaire de la liaison chimique simulée. Ainsi, seules certaines positions d'un module par rapport à l'autre sont stables, de même que dans le cas d'une liaison chimique réelle. Le module comporte une face plane, le dispositif magnétique susceptible de générer une force magnétique sensiblement perpendiculaire à ladite face plane lorsqu'il interagit avec un autre dispositif magnétique. Lorsque deux modules sont associés par leurs dispositifs magnétiques respectifs, on limite ainsi à un le nombre de degrés de liberté d'un mouvement d'un module par rapport à l'autre. Les deux modules sont en appui l'un sur l'autre et les dispositifs magnétiques empêchent leur séparation. Un dispositif mécanique reliant les faces planes du dispositif magnétique de deux modules reliés empêche tout déplacement de l'autre module dans une direction perpendiculaire à l'axe de la liaison covalente. De manière particulière, le dispositif magnétique génère un champ variable en intensité ou en polarité en fonction de la position angulaire autour de l'axe de rotation et éventuellement en fonction également de la distance à l'axe. Par exemple, la face du dispositif magnétique peut également être divisée en un nombre pair de secteurs répartis autour d'un axe perpendiculaire à la face, chaque secteur étant apte à générer un champ magnétique à l'extérieur du module selon une direction sensiblement parallèle à l'axe de la liaison chimique simulée, deux secteurs adjacents générant des champs magnétiques de polarités différentes. Ainsi, lorsque deux modules sont associés par leurs dispositifs magnétiques, on favorise ou limite la rotation d'un module par rapport à l'autre à des valeurs d'angle prédéfinies. Par exemple, un dispositif magnétique avec six secteurs identiques de polarités alternées et d'ouverture 60° chacun autorise des rotations de 120° d'un module par rapport à l'autre, les deux modules se stabilisant toujours dans une position alternée. Un dispositif magnétique avec quatre secteurs identiques de polarités alternées et d'ouverture 90° chacun autorise des rotations de 180° d'un module par rapport à l'autre. Il est 15 utilisé pour modéliser des liaisons doubles ou peptidiques par exemple. L'exemple typique est la molécule d'éthane H3C-CH3 qui a une conformation stable avec les deux groupes -CH3 en position alternée où l'énergie est minimale (angle dièdre H-C-C-H = 60 degrés). La conformation d'équilibre instable correspond aux groupes -CH3 en position éclipsée (angle dièdre H-C-C-H = 0 degrés). La rotation dans la molécule d'éthane est à symétrie ternaire, 20 une rotation de 120 degrés laissant le système invariant, ce type de fonction d'énergie peut être obtenu par un dispositif magnétique à six secteurs. Les atomes sont reliés par un dispositif mécanique de l'état de l'art, laissant les deux atomes à distance fixe, mais libres en rotation l'un par rapport à l'autre. La modulation angulaire est régie par les deux aimants. Des aimants forts auront tendance à bloquer la liaison dans une conformation favorable tandis que des aimants 25 faibles laisseront la rotation quasiment libre. La force des aimants sera ajustée de façon à reproduire la souplesse angulaire (profondeur des puits d'énergie potentielle) de la liaison covalente. Ainsi, lorsqu'on fait tourner un groupe -CH3 à la main, le mouvement rotatoire qui en résulte doit reproduire celui qui a lieu lors du choc de deux molécules d'éthane en phase gazeuse à température ambiante. Pour les liaisons covalentes à rotation souple, les aimants ne seront pas 30 en contact direct. Ceci peut être réalisé par exemple en utilisant des aimants recouverts d'une fine couche de plastique ou autre matière ou par le dispositif mécanique laissant un espace entre les deux groupes -CH3. Les liaisons simples carbone-carbone dans les alcanes présentent des fonctions d'énergie angulaire similaires. Des liaisons covalentes telles que C3C-C, F3C-C, H3C-C sont à symétrie 35 ternaire. Les liaisons de type CH2C-CCH2, C2HC-CCH2, HFCC-CCH2 présentent une symétrie quasi-ternaire. L'énergie de la liaison covalente en fonction de l'angle de rotation pourra être déterminée par des calculs quantiques où à partir des données de la littérature. Les liaisons doubles sont quasiment rigides; nous les appelons à rotation binaire bloquée. Ainsi une molécule telle que HFC=CFH est plane et ne possède pas degré de liberté en rotation, de sorte qu'il existe deux isomères cis et trans. La rotation pourra ici être bloquée soit par un dispositif mécanique, soit par deux aimants binaires forts qui se font face. Dans ce dernier cas, en exerçant une force très importante, l'on pourra cependant faire tourner la liaison covalente et la positionner dans l'autre position d'équilibre à 180 degrés. L'atome d'oxygène formant une double liaison, dans 0=C Des modules attendant des liaisons covalentes doubles sont cependant aussi proposés. Un dispositif mécanique relie deux tels modules. Le blocage de la rotation entre les deux modules peut être réalisé, soit par des moyens mécaniques, soit par des aimants. Les dispositifs mécaniques des liaisons covalentes simple et double sont rendus incompatibles entre eux de façon à empêcher leur assemblage croisé (diamètres ou sections de tourillon ou systèmes d'encliquetage différents). La présence de dispositifs magnétiques sur les surfaces tronquées des modules, associée à des dispositifs standards d'assemblage mécanique permet d'associer très simplement deux modules pour former des modèles plus complexes et des molécules chimiques plus complexes.35 Dans un mode de fabrication simplifié et moins coûteux des modules, les liaisons covalentes entre atomes sont simulées par des aimants seuls, en l'absence de système d'assemblage mécanique (encliquetage, tiges...). La souplesse de la rotation (cas de la molécule d'éthane H3C-CH3) pourra, dans ce cas, être obtenue en utilisant des aimants faibles ou des aimants ayant une couche de matériau non magnétique (plastique) sur leur surface. Dans le cas d'atomes à symétrie cylindrique, on pourra faire appel à des dispositifs à aimantation multipolaire à l'échelle microscopique (feuilles magnétiques). Ces aimants plats s'attirent quelles que soient les faces mises en présence; on évite ainsi que deux atomes comme û H ou ûF ne se repoussent parce que des aimants de même polarité se font face. De plus, des aimants multipolaires (à l'échelle microscopique) de forme cylindrique présentent, à l'échelle macroscopique, une symétrie cylindrique. Par ailleurs, des dispositifs magnétiques cylindriques à aimantation multipolaire (atome ûH) attirent et peuvent donc s'apparier à des aimants ternaires (groupe ûCH3, figure 2) pour simuler, par exemple, la liaison covalente C-H. Le module selon l'invention permet de simuler également des interactions électrostatiques. Dans les molécules et les cristaux, les atomes non reliés par liaison covalente, interagissent entre eux par des interactions électrostatiques (liaison hydrogène, pont salin). Les charges atomiques de signes opposés s'attirent alors que les charges de même signe se repoussent. Dans un module selon l'invention, des dispositifs magnétiques représentent les charges atomiques et les doublets électroniques du groupe d'atomes susceptible d'être engagé dans une interaction électrostatique. La force magnétique d'un dispositif magnétique donne ainsi une image de la densité de charge d'un atome. Comme on le verra mieux dans les exemples qui suivront, un même module peut comprendre plusieurs dispositifs magnétiques. Chaque dispositif magnétique est susceptible de coopérer avec un dispositif magnétique d'un autre module pour modéliser une interaction non covalente de type électrostatique. La présence de dispositifs magnétiques sur ou dans les modules simulés permet de faire interagir deux ou plusieurs modules pour former des molécules ayant une structure particulière (hélice, foldamères), des complexes de molécules chimiques, des cristaux de molécules (empilement de molécules en trois dimensions). Aucun moyen d'assemblage additionnel (tige, etc...) n'est nécessaire pour ce type d'interaction. La position et la direction d'un dispositif magnétique sont choisies en fonction de la longueur et de la direction de l'interaction électrostatique modélisée lorsque deux modules sont associés. Dans la loi de Coulomb, une force électrostatique est proportionnelle à chacune des charges ql et q2 mises en présence (d est la distance interatomique): F = q1*q2/4jcd De même, la force magnétique entre deux aimants est proportionnelle au champ magnétique B1 et B2 généré par chacun des aimants. L'intensité de la force d'une interaction électrostatique peut être simulée en choisissant pour les dispositifs magnétiques associés une force fonction des charges électriques à simuler. Les aimants sont placés sous la surface sphérique des atomes de façon à reproduire le vecteur champ électrique E à la surface de l'atome. Ainsi, en manipulant deux modules, on obtient une idée de l'intensité de la force électrostatique susceptible de les relier. Il est possible de distinguer finement plusieurs interactions électrostatiques dont les forces ont des intensités différentes. En choisissant des dispositifs magnétiques de force magnétique appropriée, il est ainsi possible de distinguer des liaisons hydrogène fortes avec donneur d'hydrogène O-H ou N-H par rapport à des liaisons hydrogène plus faibles avec donneur C-H. L'aimant représentant la charge positive de l'atome d'hydrogène est fonction de la charge de cet atome. De même, des aimants différents sont utilisés suivant la force de l'atome accepteur : 0=C forme des liaisons hydrogène plus fortes que les atomes d'oxygène d'une fonction éther C-O-C ou d'une fonction ester O=C-O-C. Le pôle Nord ou Sud du dispositif magnétique qui est orienté vers l'extérieur de la surface du module est fonction du signe du champ électrique local généré par l'atome ou le groupe d'atomes simulés. Ainsi, seules les interactions électrostatiques attractives entre deux modules se font spontanément. Dans un autre mode de réalisation, susceptible d'être mis en œuvre en combinaison avec le mode de réalisation décrit ci-dessus, le module selon l'invention est adapté pour être déformable localement au voisinage du premier dispositif magnétique, de sorte que la surface extérieure des atomes polaires présente localement autour du premier dispositif magnétique : - une première forme lorsque le premier dispositif magnétique ne coopère avec aucun dispositif magnétique d'un autre module. - une deuxième forme lorsque le dispositif magnétique coopère avec un dispositif magnétique d'un autre module pour simuler une liaison chimique. Localement, autour du premier dispositif magnétique, la première forme est représentative de l'aspect extérieur de l'atome, c'est-à-dire de l'aspect extérieur du groupe isolé d'atomes qu'il représente. La deuxième forme est représentative de l'aspect du module lorsqu'il interagit avec un autre module. On a ainsi une bonne représentation des déformations susceptibles d'apparaître lorsque deux modules sont associés par une liaison hydrogène. La première forme est par exemple sensiblement une calotte sphérique, dont le centre correspond au noyau de l'atome considéré et dont le rayon est sensiblement proportionnel au rayon de van der Waals de l'atome. La deuxième forme de la surface extérieure du module est une forme aplatie de la première forme. La distance entre le centre de l'atome et la surface aplatie est appelée rayon polaire, qui est inférieur au rayon de van der Waals. Ceci permet de modéliser l'interpénétration des atomes dans les liaisons hydrogène fortes. Dans les contacts de van der Waals ou dans les liaisons hydrogène faibles, la distance entre atomes est normalement supérieure ou égale à la somme des deux rayons de van der Waals. Dans le cas de liaisons hydrogène fortes, ces distances peuvent être inférieures à la somme des rayons de van der Waals. Les liaisons hydrogène sont généralement décrites comme des interactions A...H-D, ou A et D sont les atomes Accepteurs et Donneurs respectivement. On trouve quatre types de liaisons hydrogène fortes : 0...H-O, O...H-N, N...H-O, N...H-N. Dans les liaisons hydrogène fortes, l'angle A...H-D est idéalement proche de 180°, au moins supérieur à 150°. La distance dans une liaison hydrogène forte A...H-D entre les atomes donneurs A et d'hydrogène H est typiquement 1 À plus courte que la somme des rayons de van der Waals. De ce fait, dans notre invention, pour reproduire cette interpénétration des atomes, les rayons polaires respectivement ROp et RNp des atomes O et N aux sites accepteurs sont réduit typiquement de 0.5 À par rapport aux rayons de van der Waals respectifs ROw et RNw. De même, le rayon polaire RHp des atomes H polaires est également réduit de typiquement 0.5 À par rapport au rayon de van der Waals RHw. Par exemple, dans le cas d'une configuration 0...H-O où l'angle entre les atomes est proche de 180°, la distance 0...0 devrait valoir au moins dOH + RHw + ROw 1 + 1 + 1.5 = 3.5 À si les sphères de van der Waals des atomes ne s'interpénètrent pas. Dans le cas de liaisons hydrogène fortes, la distance 0...0 est typiquement de l'ordre de 2.5 À.35 Le module localement déformable peut comprendre une première partie en matériau non déformable (tel qu'un plastique, une résine, du bois, etc...) et une deuxième partie en matériau déformable (tel qu'un caoutchouc, une mousse, un ressort, etc...) au voisinage du premier dispositif magnétique. Les deux parties peuvent être réalisées séparément puis assemblées par un moyen d'assemblage (colle, tige, etc...). La deuxième partie peut également être surmoulée sur la première partie. La position d'un dispositif magnétique dans un module selon l'invention peut être définie par rapport à un centre d'un atome du groupe d'atomes modélisé par le module. Le dispositif magnétique se situe sensiblement selon la direction la plus favorable à une liaison hydrogène avec un autre groupe d'atomes. La distance du centre de l'atome à la surface externe de l'aimant est fonction de la nature chimique de l'atome considéré : inférieur au rayon polaire dans le cas d'atomes susceptibles de former des liaisons hydrogène fortes, inférieur au rayon de van der Waals dans le cas contraire. La force magnétique d'un dispositif magnétique est fonction de l'intensité de la force chimique susceptible d'être modélisée. Elle peut également dépendre des propriétés du matériau choisi pour réaliser le module (type de matériau, dureté, densité, etc.). La taille d'un dispositif magnétique est fonction de la taille du module auquel il est intégré. Approximativement, si un atome d'hydrogène est modélisé par un module de diamètre de l'ordre de 20 mm, on peut utiliser des dispositifs magnétiques dont les dimensions sont environ 1.5 à 4 fois plus petites. Les aimants placés à l'intérieur des atomes d'hydrogène pourront avoir une forme de cylindre (par exemple, épaisseur 5 mm, diamètre 10 mm). Des formes d'aimants plus complexes, comme des hémisphères, des tores, des ellipsoïdes ou des calottes sphériques ou non, pourront être utilisées pour modéliser au mieux les forces électrostatiques (intensité et direction) à la surface du module. A titre indicatif, des aimants (ou une association de plusieurs aimants) de type néodyme- fer-bore peuvent être utilisés comme dispositif magnétique pour mimer les liaisons hydrogène fortes. Pour les liaisons hydrogène faibles (atomes d'hydrogène H-C, oxygène C-O-C ether ou ester ou nitro ûNO2 par exemple), il est possible d'utiliser des aimants (ou une association de plusieurs aimants) en ferrite, plus courants et plus économiques. Les forces magnétiques impliquées dans les liaisons hydrogène fortes seront sensiblement plus puissantes que les forces de gravité. Ainsi lorsqu'un dimère de molécules d'eau est tenu en l'air par l'une des deux molécules seulement, la deuxième doit restée arrimée à la première molécule. Les aimants devront être d'autant plus forts que les matériaux utilisés sont denses (plastique, polystyrène, mousse...). Le module d'élasticité des parties déformables (mousse, caoutchouc, ressort) doit également être calibré par rapport à la force des aimants. Par exemple, l'aplatissement des atomes H et O dans le dimère de molécules d'eau interagissant par une liaison hydrogène forte doit permettre de reproduire la distance H...0 (ou 0...0) effectivement observée dans la réalité. La distance minimale A...D observée dans les structures moléculaires entre atomes accepteur et donneur de liaison hydrogène forte doit correspondre sensiblement à la distance observée entre deux modules en attraction. Lorsque qu'un atome peu polaire et un atome très polaire sont mis en présence, il y a formation d'une liaison hydrogène faible avec une pénétration très faible entre les deux atomes. De ce fait, la dureté du matériau déformable de l'atome polaire doit être calibré pour ne s'aplatir que très peu dans ce cas de figure. Les liaisons hydrogène de ce type sont par exemple les interactions C-H...0 ou C-H...N, où O et N sont des atomes polaires. Les interactions entre un atome d'oxygène peu polaire (ether, ester, nitro...) et un atome d'hydrogène polaire H-N ou H-0 sont également de ce type. Lorsque plus de deux modules sont mis en présence, il peut y avoir compétition entre les différentes forces attractives et les liaisons hydrogène ne peuvent être satisfaites ensemble de façon optimale. Les distances A...D accepteur...donneur observées dans le groupe de modules peuvent alors être supérieures ou légèrement inférieures, comme cela est observé dans les structures moléculaires et notamment les cristaux. La position des aimants sous la surface aplatie des atomes et l'élasticité des modules déformable doivent alors être calibrées de façon à reproduire sensiblement l'écart type (0.2 Angstrom) observé dans les distances A...D dans les structures moléculaires. Lorsque l'angle A...H-D s'écarte beaucoup de l'angle idéal de 180°, la liaison hydrogène devient moins forte et les distances A...D observées augmentent. De même, lorsque l'angle A-E...H (où E sont les sites favorables pour accepter les liaisons hydrogène, c'est-à-dire sensiblement la région du ou des doublets d'électrons libres sur l'atome accepteur) s'écarte beaucoup de 180°, les distances A...D observées augmentent.35 Dans un autre mode de réalisation, la surface extérieure du module suit une surface de référence représentant une surface de van der Waals d'un groupe d'atomes simulé, la surface extérieure présentant un aplatissement convexe permanent par rapport à la surface de référence au droit du dispositif magnétique. Deux modules selon ce mode de réalisation interagissent entre eux avec les dispositifs magnétiques et en étant en contact par les surfaces aplaties. Le fait que celles-ci soient convexes n'impose pas de position fixe des modules entre eux, mais autorise au contraire une flexibilité, similaire à celle qui existe réellement entre les groupes d'atomes simulés. L'aplatissement local par rapport à la surface de référence permet de simuler de manière réaliste des interactions chimiques dans lesquelles les atomes se rapprochent au-delà des surfaces de van der Waals, par exemple les liaisons hydrogènes fortes. Pour une liaison hydrogène DH...A, où les atomes donneur A et accepteur D sont de type N ou O, les modules d'atomes aplatis et magnétiques permettent d'obtenir une large variété de géométries où l'angle D-H...A n'est pas forcément de 180°. L'invention a aussi pour objet un modèle tridimensionnel de structure moléculaire réalisé 15 par l'assemblage d'une pluralité de modules tel que défini précédemment, les dispositifs magnétiques interagissant entre eux. Description des figures L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront à la 20 lecture de la description qui va suivre, d'exemples de mise en oeuvre d'un module de simulation selon l'invention. La description est à lire en relation aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue de l'assemblage de deux modules selon l'invention ; - les figures 2 et 3 représentent différents dispositifs magnétiques pour des modules selon 25 l'invention ; - la figure 4 est une représentation graphique de l'énergie interne de l'éthane à différentes conformations ; - la figure 5 représente un module représentant un atome d'azote lié à un atome de carbone ; - les figures 6 à 8 montrent le module correspondant à une molécule d'eau HOH ; 30 - la figure 9 montre l'assemblage de deux modules représentant des molécules d'eau ; - les figures 10 et 11 représentent un module correspondant à une molécule d'urée ; - la figure 12 représente un module correspondant à un groupe -CH3 ; - la figure 13 représente deux modules de la figure 12 reliés par une liaison covalente simple dont la rotation est contrôlée ; 35 - la figure 14 montre un détail du module de la figure 12 ; - la figure 15 montre un modèle de cristal de glace ; - la figure 16 montre un modèle représentant un groupe C-F ; - la figure 17 montre un dispositif magnétique du module de la figure 16 ; - les figures 18 et 19 sont des vues de modules représentant une protéine ; - les figures 20 et 21 illustrent l'interpénétration d'un atome d'azote et d'un atome d'hydrogène polaires dans une liaison hydrogène forte. Modèle d'atome d'hydrogène non polaire. Le modèle de la figure 1 représente un module 1 d'atome d'hydrogène (H) non polaire, lié à un module d'atome de carbone. Les atomes H liés à un atome de carbone sont dits non polaires et ne forment pas de liaison hydrogène forte. Ils sont donc non déformables dans le modèle moléculaire. Le module H a la forme d'une sphère SH de rayon RHw tronquée selon une direction perpendiculaire à la direction HC à une distance RHc du centre de la sphère SHw. De même l'atome de carbone, du coté de la liaison covalente C-H, a la forme d'une sphère de rayon RCw tronquée à une distance RCc du centre de la sphère. L'atome H a une charge, en première approximation, à symétrie cylindrique, de sorte que l'atome H peut être, soit fixe, soit libre en rotation suivant le design du modèle moléculaire. Le modèle moléculaire pourra aussi proposer de façon plus pratique des modules représentant les groupes chimiques de type ->CH, >CH2 ou -CH3 en entier. Des groupes tels que =CH-, =CH2, CH ou >CH (aromatique) avec des liaisons simples ou doubles pourront également être proposé suivant cette construction. Par sphère tronquée, on entend ici et dans tout ce qui suit, une sphère à laquelle une calotte sphérique a été ôtée selon une direction perpendiculaire à la direction HC de la liaison covalente. La surface de la sphère tronquée présente alors une surface localement plane PH perpendiculaire à la direction H-C. Plus généralement, par module tronqué, on entend ici et dans tout ce qui suit, un module de forme quelconque, simulant un ou plusieurs atomes, auquel une calotte sphérique ou non sphérique a été ôtée selon une direction perpendiculaire à une liaison covalente. La surface du module tronqué présente alors une surface localement plane, perpendiculaire à la direction de la liaison covalente. Le centre de l'atome H simulé correspond approximativement au centre de la sphère. RHw est sensiblement proportionnel au rayon de van der Waals associé à l'atome d'hydrogène et RHc est sensiblement proportionnel au rayon de covalence associé à l'atome d'hydrogène.35 Un aimant AH est placé à l'intérieur de l'atome d'hydrogène. L'aimant présente une symétrie cylindrique et l'axe de l'aimant passe sensiblement par le centre de la sphère et est sensiblement parallèle à l'axe de la liaison covalente entre les atomes H et C. Le pôle positif de l'aimant est tourné vers l'extérieur du module, un atome H étant chargé positivement. L'emplacement, la forme, la taille et l'emplacement du dispositif magnétique sont optimisés de façon à ce que les lignes de champ magnétique reproduisent les lignes de champ électrique sur la partie sphérique de la surface atomique de l'atome d'hydrogène. L'intensité de sa force magnétique est fonction de la charge positive de l'atome d'hydrogène, suivant les données de la littérature. Ainsi, par exemple, les atomes H des fonctions chimiques suivantes ont des charges positives croissantes: CH4, -CH3, >CH2, ->CH, >CH aromatique, CH Un module similaire peut aussi être proposé pour les atomes d'azote et d'hydrogène. La figure 20 montre ces atomes avec leur rayon de van der Waals et leur rayon polaire. La figure 21 illustre le 15 rapprochement des atomes N et H dans le cas d'une liaison hydrogène forte. La figure 5 donne une illustration des proportions pour une liaison covalente C-N pour un module 2 comportant une sphère SC pour le carbone et une sphère SN pour l'azote. Les rayons de van der Waals valent RCw -1.70 À et RNw -1.55 À et les rayons covalents valent RCc û 0.76 À, RNc û 0.71 À pour les atomes de carbone et d'azote. Les rayons covalents (Politzer et al., 20 2003, J Comput Chem, 24, 505û511) et de van der Waals (Nyburg & Faerman, 1985, Acta Cryst. B41, 274-279) peuvent être obtenus de la littérature. Simulation d'une liaison covalente 25 La figure 5 donne une illustration des proportions pour une liaison covalente C-N pour un module 2 comportant une sphère SC pour le carbone et une sphère SN pour l'azote. Les rayons de van der Waals valent RCw -1.70 À et RNw -1.55 À et les rayons covalents valent RCc û 0.76 À, RNc û 0.71 À pour les atomes de carbone et d'azote. Les rayons covalents (Politzer et al., 2003, J Comput Chem, 24, 505û511) et de van der Waals (Nyburg & Faerman, 1985, Acta Cryst. 30 B41, 274-279) peuvent être obtenus de la littérature. Les figures 2 et 3 présentent différents dispositifs magnétiques 3, 4 susceptibles d'être utilisés pour contrôler la rotation d'un module par rapport à l'autre lorsqu'ils sont reliés par liaison covalente. Ces dispositifs magnétiques ont une forme extérieure de cylindre. Cependant, le dispositif magnétique peut être aussi réalisé par l'assemblage de plusieurs aimants, en forme de barreau ou de plaquettes de section, triangulaire, rectangulaire, elliptique, carrée ou de losange. Deux aimants plats de section triangulaire qui se font face par des pôles opposés (NSINS) peuvent par exemple simuler une liaison covalente ternaire. Avec ce dispositif, il y a cependant deux types de modules CH3, l'un avec le pôle Nord, l'autre avec le pôle Sud sur la surface plane ; ce qui ne correspond à aucune réalité de la liaison covalente chimique. Dans ce cas, il sera plus avantageux d'utiliser des plaquettes magnétiques à aimantation multipolaire (à l'échelle microscopique); ainsi deux modules ûCH3 quelconques seront toujours en attraction magnétique. Deux aimants de section carrée en interaction peuvent simuler une liaison avec symétrie angulaire d'ordre 4 (cas de certains métaux) et des aimants de section elliptique, rectangle ou losange une rotation binaire. Des matériaux ferromagnétiques, attirés par des aimants, peuvent aussi être utilisés dans ces dispositifs magnétiques. Modèle de la molécule d'eau. Le module 5 de la figure 6 représente une molécule d'eau HOH seule, les 3 atomes H1, O et H2 étant dans le plan du dessin. L'atome d'oxygène a la forme d'une sphère SOw de rayon ROw à laquelle deux calottes sphériques ont été tronquées à une distance ROc du centre de la sphère SOw. Les atomes d'hydrogène ont la forme d'une sphère SH2w de rayon RHw à laquelle une calotte sphérique a été tronquée à une distance RHc du centre de la sphère SH2w. Le centre de l'atome O simulé correspond approximativement au centre de la sphère. ROw est sensiblement proportionnel au rayon de van der Waals associé à l'atome d'oxygène, ROc est sensiblement proportionnel au rayon de covalence associé à l'atome d'oxygène. L'angle entre les deux directions O-H1 et O-H2 est d'environ 105°, ce qui correspond à l'angle entre les deux liaisons de covalence Hl -0-H2 d'une molécule d'eau. La molécule d'eau montrée ici est constituée d'un seul module 5. Comme le montre la figure 7, similaire à la figure 6, les aimants AH1 et AH2 correspondent aux sites des atomes d'hydrogène et leur pôle positif est tourné vers l'extérieur. Les aimants AOD1 et AOD2 correspondent aux sites accepteurs de liaisons hydrogène, c'est-à-dire les doublets d'électrons encore appelées paires libres. Le pôle négatif des aimants AOD1, AOD2 est tourné vers l'extérieur du module. L'angle OD1, O, OD2 (sites des paires libres) vaut sensiblement l'angle du tétraèdre parfait, 109°. Le plan passant par les axes des aimants AOD1, AOD2 est sensiblement bissecteur au plan H1-0-H2. Les axes des aimants AOD1 et AOD2 passent par le noyau de l'atome d'oxygène qui est aussi le point d'intersection des axes des aimants AH1, AH2. Tous les aimants de la molécule d'eau sont enfouis à l'intérieur du module 5 de façon à permettre l'aplatissement de l'atome d'hydrogène en cas de liaison hydrogène forte. De même, les aimants AOD1 et AOD2 sont situés à l'intérieur du module de façon à permettre l'aplatissement de l'atome d'oxygène en cas de liaison hydrogène forte. La sphère SHlw est réalisée dans un matériau mou tel qu'un caoutchouc, une mousse peu dense, un ressort, etc. De ce fait, la surface SHlw peut s'écraser sous l'action de la force d'attraction des aimants. Les deux sphères tronquées sont associées ensemble : elles peuvent être collées, ou bien l'une peut être surmoulée sur l'autre, ou bien elles peuvent être associées par l'intermédiaire d'un moyen d'assemblage (aimant, tige, etc.). De même, la sphère SOw comprend une première partie en matériau dur et une partie en matériau mou au droit des aimants AOD1, AOD2 ; les deux parties sont par exemple collées ensemble. Les forces des aimants AOD1, AOD2 d'une part et des aimants AH1, AH2 d'autre part sont du même ordre de grandeur puisque les deux charges positives des atomes d'hydrogène compensent les deux charges négatives sur les doublets électroniques. La forme des aimants est calibrée pour modéliser l'ensemble des liaisons hydrogène susceptible de se former dans le cas des molécules d'eau. La molécule d'eau peut accepter des liaisons hydrogène dans la région des paires libres mais également entre les deux paires libres. Ainsi la zone de la surface de l'atome d'oxygène entre les doublets électroniques doit également présenter une force magnétique (figure 8). L'étendue de la surface de l'atome d'oxygène susceptible d'être aplatie et le degré d'aplatissement sur les différentes régions de la surface est calibré d'après les données de la littérature (géométrie des liaisons hydrogène dans les structures cristallographiques). La figure 9 montre deux modules 5, 5' en interaction. Les sphères S01w, SO2w représentent la surface de van der Waals des atomes d'oxygène 01 et 02. La sphère SH2w représente la surface de van der Waals de l'atome d'hydrogène H2 déformable, mais non aplati dans ce cas de figure. Les surfaces SHlp et SO2p représentent la surface des atomes aplatis H1 et 02 par l'action des dispositifs magnétiques AH1, AO2D1 qui tendent à écraser les parties molles des modules 5, 5'. Lorsque deux modules 5, 5' seulement sont mis en présence, le centre de la sphère SO2w est sur l'axe de l'aimant AH1, c'est-à-dire les atomes 01-Hl ...O2 sont alignés. La surface aplatie 35 SHlp de la sphère SHlw reste sensiblement à symétrie cylindrique. Lorsque plus de deux molécules sont mises en présence, de l'équilibre de plusieurs forces d'attraction, il résulte que les atomes 01-Hl ...O2 ne sont pas nécessairement alignés et la surface aplatie de l'atome H1 perd sa symétrie cylindrique. Lorsque l'angle 01-Hl ...O2 décroit de 180° à 90°, la force de la liaison hydrogène s'affaiblit progressivement et le degré d'interpénétration des atomes diminue jusqu'à être nul. Le module 5 de la molécule d'eau est construit de sorte que le degré d'aplatissement des zones déformables des atomes H1 et 02 diminue de 0,5 à 0 Angstrom (à l'échelle moléculaire) lorsque l'angle 01-Hl ...02 diminue de 180 à 90°. Lorsque l'angle O1-Hl ...O2 est de l'ordre de 90 à 120°, les atomes H1 et 02 restent en contact par leurs sphères de van der Waals, sans se rapprocher d'avantage. Modèle de la molécule d'urée Le module 6 de la figure 10 représente une molécule d'urée dont la formule chimique est O=C-(NH2)2. Dans la molécule d'urée, l'atome d'oxygène O est relié à l'atome de carbone C par une liaison covalente double, les atomes d'azote N sont reliés à l'atome de carbone C par une liaison covalente simple et deux atomes d'hydrogène H sont reliés à chaque atome d'azote par des liaisons covalentes simples. Tous les atomes sont sensiblement dans le même plan. Dans le module 6 selon l'invention correspondant (figure 10), l'atome de carbone C est représenté par la sphère centrale SCw de rayon RCw, l'atome d'oxygène est représenté par la sphère déformable SOw de rayon ROw, les atomes d'azote N sont représentés par les sphères SNwl, SNw2 de rayon RNw et les atomes d'hydrogène sont représentés par les sphères SHwll, SHw12, SHw21, SHw22 de rayon RHw. Les parties des sphères atomiques qui sont à l'intérieur du module sont en trait pointillé. Toutes les sphères sont en pratique tronquées et solidaires les unes des autres pour représenter au mieux la réalité des liaisons covalentes dans la molécule d'urée. Ainsi, la distance entre les centres respectifs de deux sphères adjacentes tronquées est fonction de la longueur de la liaison covalente entre les deux atomes modélisés par les deux sphères adjacentes. Comme la molécule d'urée est rigide, le module 6 de la figure 10 peut être avantageusement réalisé d'un seul tenant, par moulage dans un moule de forme adapté par exemple. Les surfaces atomiques peuvent être en couleurs distinctes pour mieux visualiser les atomes individuels (par exemple oxygène en rouge, azote en bleu, carbone en noir, hydrogène en blanc). Selon un autre mode de réalisation, la molécule d'urée peut être obtenue par assemblage de modules élémentaires : >C=0 + 2 NH2 ou encore >C= + =0 + 2 NH2. Dans ce cas, les sphères tronquées sont rendues fixes en rotation l'une de l'autre, soit par un dispositif mécanique, soit des aimants binaires très forts. La figure 11 présente le module de la molécule d'urée 6 lorsque les atomes O, Hi i, H12, H21 et H22 sont aplatis par la déformation de leur surface. En complément, six aimants AOD1, AOD2 (masqué sur la figure 11 par AOD1), AH11, AH12, AH21, AH22 affleurent sous les surfaces aplaties : deux sous la surface SOp et un sous chaque surface SHpll, SHp12, SHp21, SHp22. Les surfaces SHp sont appelées surfaces polaires des atomes d'hydrogène. Les droites entre les centres des sphères SNwl, respectivement SNw2, et les sphères SHw de la figure 10 coupent les sphères SHw aux points IHwl 1, IHw12, IHw21 et IHw22. De même, elles coupent les surfaces SHp de la figure 11 aux points IHpl 1, IHp121, IHp21 et IHp22. Les distances entres points correspondants IHp-IHw valent sensiblement 0,5 Angstrom à l'échelle moléculaire. Chaque aimant modélise un site de la molécule d'urée sur lequel est susceptible de se créer une liaison hydrogène. Les 4 aimants AH ont le pôle positif dirigé vers l'extérieur tandis que les 2 aimants AOD ont le pôle négatif dirigé vers l'extérieur. Dans le cas de la molécule d'urée, les centres des aimants AH et les centres des sphères SC, SO, SN, SH sont tous sensiblement dans le même plan. Le plan constitué par les aimants AOD1, AOD2 et par le centre de la sphère SOw est lui perpendiculaire au plan de la molécule. L'angle en partant du centre de la sphère SOp entre les axes des aimants AOD1 et AOD2 vaut sensiblement 120°. Dans une version simplifiée du module 6 représentant la molécule d'urée, plus facile à fabriquer, les atomes sphériques déformables sont remplacés par des atomes aplatis de façon permanente. Ce modèle est également illustré par la figure 11. La surface aplatie des atomes d'hydrogène est sensiblement confondue avec la sphère de van der Waals des atomes d'azote N1 et N2. Dans ce mode de réalisation, les atomes d'hydrogène ne dépassent pas des sphères SNw des atomes d'azote. Les zones de la surface du module correspondant aux atomes d'azote et d'hydrogène pourront cependant être d'une couleur différente pour mettre en évidence ces atomes. Les aimants sont placés sous la surface des sphères aplaties au niveau des deux doublets électroniques de l'atome d'oxygène et des 4 atomes d'hydrogène. Le groupe -CH3. Le module de la figure 12 est un module 8 correspondant à un groupe -CH3 susceptible de former une liaison covalente simple. L'atome de carbone C est représenté par une sphère SCw de rayon RCw tronquée à la distance RCc, et les trois atomes d'hydrogène sont représentés par des sphères tronquées SHwl, SHw2, SHw3 de rayon RHw. Les sphères tronquées SHwl, SHw2, SHw3 sont assemblées entre elles de manière fixe (collage des sphères entre elles ou moulage du 17 module 8 dans son ensemble par exemple) ou avec un degré de liberté en rotation (par des moyens d'assemblage selon l'art antérieur, comme des tiges ou des clips). La distance entre les centres respectifs de deux sphères adjacentes tronquées est fonction de la longueur de la liaison covalente C-H entre les deux atomes modélisés par les deux sphères adjacentes. Le module 8 de la figure 12 comprend également trois aimants AH1, AH2, AH3. Chaque aimant AH1, AH2, AH3 est localisé sous la surface de l'une des sphères SHwl, SHw2, SHw3, et a un axe parallèle à l'axe formé par le centre de la sphère SCw et le centre de l'une des sphères SHwl, SHw2, SHw3. L'intensité de la force magnétique de chaque aimant AH1, AH2, AH3 est fonction de l'intensité de la force d'une liaison hydrogène faible de type C-H...0 ou C-H...N. Chaque aimant est ainsi susceptible d'être utilisé pour associer deux modules entre eux par une interaction modélisant une liaison hydrogène faible. La sphère SCw est de plus tronquée selon un plan PC situé à la distance RCc du centre de la sphère SCw et sensiblement parallèle à un plan défini par les centres des trois sphères SHwl, 15 SHw2, SHw3. Enfin, le module 8 de la figure 12 comprend également un dispositif magnétique ACc3, situé sensiblement au centre de la section PC et possédant une symétrie ternaire (Figure 3). Le dispositif magnétique ACc3 présente une face extérieure divisée en six secteurs répartis autour de l'axe du dispositif magnétique ACc3 sensiblement perpendiculaire au plan PC. Chaque secteur 20 génère un champ magnétique à l'extérieur du module selon une direction sensiblement parallèle à l'axe du dispositif magnétique et deux secteurs adjacents génèrent des champs magnétiques de polarités opposées. L'atome de carbone du groupe CH3 est chargé négativement. Cette charge peut être 25 modélisée dans le module ûCH3 par quatre aimants faibles supplémentaires situés sous la surface de la sphère SCw dont seuls deux aimants AC1, AC2 sont visibles sur la figure 12. Elle peut aussi être simulée en utilisant les lignes de champs générées par les aimants AH1, AH2, AH3. Avec des dispositifs magnétiques calibrés en taille et bien positionnés, ces lignes partent des faces internes négatives des aimants, ressortent du module en traversant la sphère SCw du 30 carbone pour rejoindre la face positive des aimants AH1, AH2, AH3 (Figure 14). Cette figure est représentée dans le plan des centres des atomes C, H1 et H2. Dans la figure 14, seules les lignes de champ magnétique générées par l'aimant AH2 sont dessinées. La figure 13 présente deux modules 8, 8' -CH3, selon la figure 12, qui sont associés entre 35 eux par une disposition mécanique de l'état de l'art, non représenté. Le dispositif mécanique, à lui seul, laisse la rotation autour de l'axe C-C d'un module par rapport à l'autre totalement libre. La rotation est contrôlée par l'intermédiaire de leurs dispositifs magnétiques AC3 respectifs pour simuler la conformation de la molécule H3C-CH3. Les dispositifs magnétiques AC3 des modules -CH3 s'orientent spontanément de sorte que, lorsqu'ils sont associés entre eux, la forme obtenue représente une molécule H3C-CH3 dans sa forme alternée stable. Les atomes d'hydrogène de l'un des modules -CH3 sont ainsi le plus loin possible des atomes d'hydrogène de l'autre module - CH3. La forme éclipsée de la molécule H3C-CH3 peut être obtenue par une rotation manuelle d'un module -CH3 par rapport à l'autre, mais cette forme est instable et l'assemblage des deux modules revient à sa position d'équilibre lorsqu'il est laissé libre. Ainsi, le dispositif magnétique particulier utilisé dans l'exemple des figures 12, 13 permet de contrôler la rotation du module - CH3 lorsqu'il est associé à un autre module de type -CH3. Modèle du cristal de glace La figure 15a est une représentation schématique d'un cristal de glace 1h : des molécules d'eau HOH sont assemblées par des liaisons hydrogènes O-H...O pour former des hexagones réguliers adjacents. Les grands disques noirs représentent les atomes d'oxygène et les petits disques remplis de blanc représentent les atomes d'hydrogène. Dans la figure 15b, le cristal de glace est reproduit suivant un modèle de l'invention. Chaque molécule HOH est ici modélisée par une surface SO aimantée selon quatre directions. Dans les deux directions, correspondant aux sites sur lesquels une liaison hydrogène est susceptible de se former sur l'atome d'oxygène, la sphère est déformable. Les deux autres directions correspondent aux sites des atomes d'hydrogène qui sont également déformables. Avec l'invention, le cristal de glace est simulé par des modules SO assemblés en hexagones par l'intermédiaire de leurs aimants respectifs. Modèle de molécules avec un halogène Les atomes d'halogène X (X=F ou Cl, Fluor, Chlore...), liés à un atome de carbone, sont considérés comme électronégatifs. Leur densité électronique montre une accumulation de charges négatives sur un tore autour de l'atome X, l'axe du tore étant la liaison X-C. Les trois paires libres d'électrons sont délocalisés dans la région de ce tore (Figure 16). Par contre, on observe un déficit en électrons sous la surface de van der Waals de ces atomes dans la région de l'axe de la liaison C-X. Les atomes d'halogène forment des liaisons hydrogène faibles en tant qu'accepteurs. Les modules représentant les atomes d'halogènes sont donc non déformables. Leur densité de charge est simulée dans le module par un aimant torique 9, tel que montré sur la figure 17, dont l'axe est la liaison C-X avec le pole négatif placé vers l'extérieur du tore. Les lignes de champ magnétique en sortant de la face interne positive du tore pour rejoindre la face externe négative du tore simulent aussi la charge positive de l'atome dans la région de l'axe C-X. Le choix du dispositif magnétique permet de simuler une charge atomique qui n'est pas simplement une charge ponctuelle, mais distribuée dans le volume du module. Une description précise de la distribution des charges pour tout type d'atome ou groupe d'atomes (halogènes X-C, -OH, >C=O, HOH, -CH3... voire métaux dans les molécules organométalliques) peut être obtenue en utilisant un modèle d'atomes multipolaires (Zarychta et al, Acta Cryst. 2007, A63, 108-125, On the application of an experimental multipolar pseudo-atom library for accurate refinement of small-molecule and protein crystal structures). Nyburg & Faerman (1985), dans "Nyburg S.C. & Faerman C.H. Acta Cryst. (1985). B41,274-279. A Revision of van der Waals Atomic Radii for Molecular Crystals: N, O, F, S, CI, Se, Br and I Bonded to Carbon" ont noté que les atomes ûCl, -Br et ûI liés a un carbone avaient un rayon de van der Waals inférieur suivant la direction polaire (axe C-X) que dans les directions équatoriales (perpendiculaire à C-X). Le fluor a, quant à lui, des rayons de van der Waals polaires et équatoriaux similaires. Les modules représentant les atomes d'halogène ont donc une calotte, qui n'est pas nécessairement sphérique, mais ellipsoïde. Macromolécules Des macromolécules constituées de plusieurs milliers d'atomes comme les protéines ou des brins d'ADN ont une forme globulaire. La figure 18 donne une vue de la beta-lactamase TEM1 (Jelsch et al., 1993, Proteins: structure, function & genetics. 16, 364-383.) obtenue par ordinateur, où chaque atome est représenté par une sphère. La figure 19 donne une vue d'un module 10 représentant la surface de van der Waals lissée de la protéine. L'assemblage du polypeptide qu'est la protéine par des modules élémentaires serait ici fastidieux. La forme globulaire de la protéine peut être reproduite (Figure 19) par l'état de l'art de la plasturgie et de la conception assistée par ordinateur ou par des imprimantes 3D. L'invention consiste ici à supplémenter le module globulaire obtenu par des modules aimantés sur le site des atomes ou groupes chargés. Ce dispositif ou des modules aimantés éventuellement déformables sont ajoutés à une forme globulaire pour simuler les macromolécules peut également s'appliquer à des groupes ou molécules plus petits, c'est-à-dire des fragments rigides qui ont une forme fixe (benzène, naphtalène, phénol, anthracène, bases de l'ADN, cubane, fullerènes, nanotubes de carbone, cycles aromatiques ...). Ce dispositif peut s'appliquer à des fragments incomplets, le module est alors tronqué afin de pouvoir former une liaison covalente. Le module globulaire présente au préalable des trous perpendiculairement à la surface, dans les zones correspondant à des atomes chargés. Les modules aimantés ajoutés sont ensuite fixés sur le module globulaire par enfoncement, collage ou vissage dans ces trous, aux endroits repérés + et -. Les trous ont une forme cylindrique lorsque l'orientation en rotation des modules surajoutés est indifférent ou libre (atomes d'hydrogène, atomes d'azote avec un doublet -N:, groupes -NH3, -CH3, -OH). Dans le cas contraire, le trou a une forme non cylindrique pour forcer le module à être dans une orientation particulière. Dans ce cas, le module aimanté qui constitue la partie mâle doit avoir une forme compatible pour être fixé dans la partie femelle. Les atomes =0 ayant deux doublets électroniques et liés par liaison covalente double sont dans ce cas de figure, ils ont une orientation particulière qui est connue et des trous à section losange, elliptique ou rectangulaire, par exemple, conviendraient. Un module aimanté peut représenter un atome (=0) ou un groupe d'atome (-OH, -NH3+, - CH3...). La surface du module protéique de même que les atomes ajoutés pourront être coloriés pour aider à la reconnaissance des types atomiques (C, 0, N, H, S...). Les dispositifs magnétiques ajoutés pourront être déformables ou non, suivant que l'atome ou groupe d'atomes simulé peut former une liaison hydrogène forte ou non. La surface du module protéique, une fois les modules magnétiques ajoutés, est sensiblement similaire à la surface de van der Waals de la structure protéique réelle. Dans les régions correspondant aux atomes polaires ajoutés au module globulaire, la surface du module peut cependant s'enfoncer sous l'effet d'une liaison hydrogène forte. L'arrimage d'un ligand (petite molécule) dans un site actif de protéine pourra ainsi être testé à la main et l'on pourra sentir les forces électrostatiques. Le ligand est constitué par l'assemblage de modules élémentaires aimantés comme décrit dans la partie précédente de l'invention. L'échelle de la protéine et de la petite molécule devront être identiques (par exemple lcm pour 1 Angstrom) pour que les deux objets soient compatibles. L'interaction entre deux macromolécules peut aussi être simulée. Dans le cas d'une enzyme, si l'on ne s'intéresse qu'à la région liant le ligand, on peut se contenter de placer les aimants seulement dans la région du site actif. Les aimants + et - visibles sur la figure 19 sont dessinés plus ou moins elliptiques et avec différentes orientations : ceci reflète l'orientation des aimants dont la surface est parallèle à la surface locale du module globulaire. Les aimants représentant les atomes d'hydrogène et les atomes d'azote présentant un doublet électronique sont à symétrie cylindrique. Les atomes d'oxygène =0 sont modélisés par des modules ayant une aimantation de forme plus complexe (cf Figure 10). Les modules -OH, - NH3, -CH3 ou autres destinés à être rajoutés sur le module de la protéine suivent les principes de l'invention décrits précédemment (aimantation et déformation). REVENDICATIONS1. Module pour simuler un groupe d'atomes comprenant au moins un atome dans un modèle tridimensionnel de structure moléculaire, caractérisé en ce qu'il comprend au moins un premier dispositif magnétique (AH1) susceptible de coopérer avec un dispositif magnétique d'un autre module pour simuler une liaison ou interaction chimique. 2. Module selon la revendication 1, dans lequel le premier dispositif magnétique (AC3) est adapté pour contrôler une rotation de l'autre module autour d'un axe de la liaison chimique simulée, la force magnétique de ce premier dispositif magnétique (AC3) permettant de simuler la rigidité et/ou le diagramme énergétique angulaire de la liaison chimique simulée. 3. Module selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce qu'il comporte une face plane, le dispositif magnétique étant susceptible de générer une force magnétique sensiblement perpendiculaire à ladite face plane lorsqu'il interagit avec un autre dispositif magnétique. 4. Module selon la revendication 3 en combinaison avec la revendication 2, dans lequel le dispositif magnétique (AC3) génère un champ variable en intensité ou en polarité en fonction de la position angulaire autour de l'axe de rotation et éventuellement en fonction également de la distance à l'axe. 5. Module selon la revendication 1, dans lequel un pôle du premier dispositif magnétique (AH1) orienté vers l'extérieur du module est fonction du signe de la charge électrique 25 locale de l'atome ou du groupe d'atomes simulé. 6. Module selon l'une des revendications précédentes, adapté pour être déformable localement au voisinage du premier dispositif magnétique (AH1) de sorte que la surface extérieure du module (5) présente localement au voisinage du premier dispositif magnétique : 30 - une première forme (SH1w) lorsque le premier dispositif magnétique (AH1) ne coopère avec aucun dispositif magnétique d'un autre module, et - une deuxième forme (SH1p) lorsque le dispositif magnétique coopère avec un dispositif magnétique d'un autre module (5') pour simuler une interaction chimique. 7. Module selon la revendication 6, dans lequel la première forme est sensiblement une calotte sphérique (SHlw) dont un centre correspond sensiblement à un centre d'un atome du groupe d'atomes simulé et dont un rayon est sensiblement proportionnel au rayon de van der Waals de l'atome. 8. Module selon la revendication 7, dans lequel la deuxième forme (SHlp) de la surface extérieure du module est une forme aplatie de la première forme (SH1w). 9. Module selon l'une des revendications 6 à 8, comprenant une première partie en matériau non déformable et une deuxième partie en matériau déformable au voisinage du premier dispositif magnétique. 10. Module selon l'une des revendications 6 à 9, dans lequel la deuxième partie est surmoulée ou collée sur la première partie. 11. Module selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il a une forme complexe représentant une molécule ou une macromolécule, et en ce qu'il comporte une pluralité de dispositifs magnétiques. 12. Module selon la revendication 1, dans lequel la surface extérieure du module représente une surface de van der Waals d'un groupe d'atomes simulé, la surface extérieure présentant un aplatissement convexe par rapport à la surface de van der Waals au droit du dispositif magnétique. 13. Modèle tridimensionnel de structure moléculaire, caractérisé en ce qu'il est réalisé par l'assemblage d'une pluralité de modules selon l'une des revendications 1 à 12, les dispositifs magnétiques interagissant entre eux. 25