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Voyage de presse : Cristallographie - Marseille 24 et 25 mars 2014 DOSSIER DE PRESSE Contact presse Muriel Ilous l T 01 44 96 43 09 l [email protected]

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Voyage de presse : Cristallographie - Marseille

24 et 25 mars 2014

DOSSIER DE PRESSE

Contact presse Muriel Ilous l T 01 44 96 43 09 l [email protected]

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Sommaire

> Programme du voyage de presse > Le Centre interdisciplinaire de nanoscience de Marseille (CINaM) > Le laboratoire Architecture et fonction des macromolécules biologiques (AFMB) > Communiqués de presse sur les travaux de Chantal Abergel (IGS): Découverte d’un nouveau type de virus géant âgé de plus de 30 000 ans (mars 2014) et Pandoravirus : découverte d’un chaînon manquant entre le monde viral et le monde cellulaire (juillet 2013) > L’Institut matériaux microélectronique nanosciences de Provence (Im2np) > La Fédération des sciences chimiques de Marseille - Spectropole > Les ressources du CNRS réalisées pour l’année internationale de la cristallographie > Les articles sur la cristallographie parus dans CNRS Le Journal (n°275 - hiver 2014) et publiés sur le site https://lejournal.cnrs.fr/ > L’Association de Cristallographie d’Aix Marseille (ACAM) > La délégation Provence et Corse du CNRS

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Programme Lundi 24 mars 2014 10h37 : départ de Paris Gare de Lyon 13h58 : arrivée en gare de Marseille Trajet en minibus en compagnie de Stéphane Veesler et Gerlind Sulzenbacher, chercheurs au CINaM et à l’AFMB, et membres de l’Association de cristallographie d’Aix Marseille (ACAM, http://acam.cristal-provence.fr) 15h-17h15 : visite du CINaM Le Centre interdisciplinaire de nanoscience de Marseille (CINaM, CNRS/AMU) s’intéresse à l’élaboration de nano-objets et à leur assemblage, à l’étude des propriétés fondamentales liées à leur taille réduite et à certaines de leurs applications. Les nano-objets étudiés sont des molécules ou des assemblages supramoléculaires, des agrégats, des nanofils ou des nano-hybrides organiques/inorganiques. Ils peuvent également être d’origine naturelle (argiles, biominéraux, protéines...) ou résultant de l’activité humaine (suies d’avion). 15h– 15h15 : présentation du laboratoire par Claude Henry, directeur du CINaM, autour d’un café 15h15-16h15 : cristallisation et migration en solution – Stéphane Veesler, Zoubida Hammadi, Romain Grossier, Nadine Candoni Cette thématique porte sur la cristallisation en solution et sur la physico-chimie des interactions et des associations des molécules, en solution. Les chercheurs s'intéressent aux liens entre propriétés d’usage des matériaux, nucléation et croissance cristalline. Comprendre et contrôler les différentes étapes de la cristallisation Méthodologies développées au laboratoire : microfluidique pour la cristallisation, cristallisation en

présence d’un champ électrique et cristallisation en milieu confiné. 16h15-17h15 : minéraux et environnement - Olivier Grauby et Alain Baronnet Cette équipe est spécialisée en croissance cristalline et biominéralisation. Etudes appliquées aux mollusques (gastéropodes, bivalves), éponges, coraux, et minéraux

argileux. Instruments spécifiques développés par l’équipe et utilisation des microscopes électroniques et à

champ proche du laboratoire.

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17h45-19h30 : visite de l’AFMB Le laboratoire Architecture et fonction des macromolécules biologiques (AFMB, CNRS/AMU) regroupe six équipes de recherche spécialisées en glycobiologie, glycogénomique (étude du métabolisme des glucides d’un organisme ou d'une communauté d'organismes à partir d'analyse bioinformatique du génome ou métagénome), immunologie, microbiologie, neurobiologie et virologie. Leur objectif : documenter l’architecture de protéines ou d’assemblages macromoléculaires d’intérêt biomédical ou biotechnologique avec le support de deux plateformes technologiques. 17h45–18h : présentation du laboratoire par Yves Bourne, directeur de l’AFMB, autour de rafraichissements 18h-18H15 : Glycogénomique : la base de données CAZy (www.cazy.org) - Bernard Henrissat Cette base de données unique au monde répertorie les enzymes qui dégradent ou synthétisent les glucides. Elle trouve des applications dans des domaines aussi divers que l’exploration du microbiote intestinal, la recherche d’enzymes pour l’élaboration de biocarburants ou la conversion des groupes sanguins. 18h15-18h45 : visite de la plateforme de biochimie structurale – Gerlind Sulzenbacher clonage, expression, purification, caractérisation biophysique et cristallisation des protéines

18h45-19h30 : illustration de l’utilisation de la base de données CAZy et de la plateforme de clonage en vue d’une étude structurale par cristallographie. utilisation de la base de données CAZy pour identifier de nouvelles cibles protéiques issues du

microbiote intestinal, en vue de leur étude structurale par cristallographie. Rôle essentiel de la plateforme de clonage dans ces travaux de recherches - Marie-Line Garron

exemple des recherches sur les virus émergents - Etienne Decroly, François Ferron Les chercheurs développent des outils permettant l’identification et la caractérisation d’enzymes indispensables pour la réplication de virus émergents : coronavirus SARS et MERS, virus de la Dengue... A partir des données cristallographiques de ces cibles virales de choix, l’équipe recherche et développe des inhibiteurs spécifiques. Transfert jusqu’à l’hôtel « Cesar » en minibus. 20h30–22h : diner au restaurant de l’hôtel en compagnie des chercheurs du CINaM, de l’AFMB et de Chantal Abergel, du laboratoire Information génomique et structurale (IGS, CNRS/AMU), pour parler des apports de la cristallographie dans la récente découverte de « Pithovirus », virus géant âgé de 30 000 ans : http://www2.cnrs.fr/presse/communique/3451.htm.

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Mardi 25 mars 2014 Trajet depuis l’hôtel en minibus. 9h–11h30 : visite de l’Im2np L’Institut matériaux microélectronique nanosciences de Provence (Im2np, CNRS/Universités d’Aix Marseille et de Toulon) réunit des physiciens, des chimistes et des micro-électroniciens spécialisés en sciences des matériaux, microélectronique et nanosciences. Ses domaines d'expertise couvrent les sciences physique et chimique, les dispositifs, les circuits et les systèmes. 9h–9h30 : présentation de l’Institut par Olivier Thomas, directeur adjoint et directeur du département « Matériaux et nanosciences », autour d’un café. 9h30–10h : nanoélectronique - Michaël Texier Des chercheurs de l’Im2np ont acquis une expertise unique en matière de microscopie ultra haute résolution qui leur permet d’observer finement les propriétés et les défauts des composants de la micro et nano-électronique. Visite du microscope TITAN Observation de la contamination métallique dans le silicium : l’impact des contaminants sur les

propriétés électriques des composants constitue un enjeu majeur pour les industriels de la filière micro et nano-électronique, afin de définir des seuils de tolérance et garantir la fiabilité des dispositifs.

10h–10h30 : nanoélectronique - Stéphanie Escoubas, Magali Putero Visite d’un diffractomètre aux rayons X de laboratoire Déformations mécaniques dans les dispositifs de la microélectronique Matériaux pour les mémoires innovantes (PC RAM) : exemple des mémoires à changement de

phase, actuellement en course pour les mémoires non-volatiles de demain.

10h30–11h : nanomécanique - Thomas Cornelius L’Im2np a développé une plateforme d’essais nanomécaniques qui peut être installée sur une ligne de nanofocalisation Synchrotron. Visite d’un AFM (microscope à force atomique) Observation des propriétés mécaniques dans les nano-objets

11h–11h30 : nanochimie - Dominique Mangelinck Visite de la sonde atomique tomographique (SAT) : un outil exceptionnel qui permet de visualiser

en trois dimensions la nature des atomes constituant un nano-objet Contacts électriques dans les transistors

12h-13h30 : déjeuner en compagnie des chercheurs de l’Im2np et de la Fédération des sciences chimiques de Marseille, dans la Salle des Actes du Campus St Jérôme.

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14h-16h30 : visite de la Fédération des sciences chimiques de Marseille – Spectropole Le Spectropole est une composante du Plateau technologique de Marseille Nord, géré par la Fédération des sciences chimiques de Marseille (CNRS/AMU/Ecole Centrale de Marseille). 14h-14h30 : présentation du Spectropole – Michel Giorgi Au Spectropole, le service de Diffraction des Rayons X sur Monocristal (DRXm) est spécialisé en cristallographie structurale. Il permet de déterminer des structures moléculaires à la résolution atomique, d’étudier des petites molécules (par opposition aux macromolécules biologiques) et s’intéresse tout particulièrement à la chiralité (un objet est chiral s’il ne peut pas se superposer à son image dans le miroir, comme la main). la cristallographie structurale le Spectropole expérience de diffraction des rayons X sur Monocristal « en direct »

14H30-16h : quelques exemples de recherches les « corroles » et « porphyrines » pour des applications dans des domaines aussi divers que les

capteurs solaires, les disques durs organiques ou la compréhension du système chlorophyllien – Rémi Plamont

chimie biomimétique : développement d’inhibiteurs de la tyrosinase, l’enzyme impliquée dans la biosynthèse de la mélanine – Jalila Simaan

conception de calices moléculaires récepteurs d’anions : application dans les domaines des matériaux, de la dépollution d'isotopes radioactifs ou de la catalyse – Olivier Chuzel

16h-16h30 : discussions avec les chercheurs autour de rafraichissements -16h30 : départ en minibus pour l’arrêt de métro Malpassé puis trajet en métro jusqu’à la gare Marseille St Charles - 17h36 : départ de Marseille - Arrivée à Paris Gare de Lyon à 20h53

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Le Centre interdisciplinaire de nanoscience de Marseille (CINaM) Les chercheurs

Cristallisation et migration en solution

Nadine CANDONI est professeur à l’Université Aix Marseille (AMU) dans le département Génie biomédical de Polytech Marseille, et chercheur au CINaM. Ses recherches portent sur le développement de systèmes microfluidiques pour étudier les conditions de nucléation de cristaux dans des gouttes de volumes nanométriques. Elle s’intéresse à l’hydrodynamique de génération des gouttes en système microfluidique et à la physico-chimie de la cristallisation dans ces nano-cristallisoirs. Les molécules visées sont organiques (protéines, principes actifs) pour des applications biomédicales, mais également minérales pour des études plus fondamentales. Contact : [email protected], 06 17 24 80 87

Romain GROSSIER est chercheur CNRS au CINaM. Il travaille sur la cristallisation en solution, en situation de confinement, c’est à dire dans des gouttes de petites tailles (picoLitre - femtoLitre). Ses expériences mettent en avant les effets de la taille des gouttes sur la physique et la cinétique de la nucléation des cristaux. L’approche statistique de ce phénomène stochastique est améliorée du fait de l’obtention d’un cristal unique par goutte. Ses travaux montrent également que le confinement permet de contrôler le lieu et l’instant de la nucléation. Contact : [email protected], 06 62 92 28 79

Zoubida HAMMADI est actuellement chercheur CNRS au CINaM après avoir occupé pendant plus de 15 ans un poste de maître de conférences à l’AMU. Ses thèmes de recherche ont toujours été centrés sur l'exploitation des champs électriques intenses et localisés à l'extrémité de nanoélectrodes. Appliqués d'abord à la conception de nouvelles sources d'ions et d’électrons, elle a ensuite exploité ces effets de champ dans les solutions : la cristallisation et plus précisément la nucléation se sont avérées être de très bons révélateurs de ces effets de champ. Contact : [email protected], 06 62 92 28 74

Stéphane VEESLER est directeur de recherche au CINaM. Ses recherches portent sur la cristallisation en solution par une approche multi-échelle. Il s'intéresse à l'étude de la cristallisation en présence de champs externes et à l'effet du confinement. Une partie importante de son activité porte sur le contrôle spatial et temporel de la nucléation. Les domaines d'application sont la biologie, la biominéralisation, la chimie pharmaceutique ou l'étude de nouveaux matériaux. Contact : [email protected], 06 62 92 28 66

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Minéraux et environnement

Alain BARONNET est professeur émérite de minéralogie-cristallographie à l’AMU et membre de l’équipe « Marqueurs minéraux » du CINaM. Il travaille sur la croissance cristalline des silicates en couches, en liaison avec leur microstructure (micas, serpentines). Plus récemment, il s’est intéressé à la croissance biominérale chez les éponges, coraux et mollusques. Son expertise instrumentale concerne l’imagerie des structures atomiques des cristaux sensibles par microscopie électronique en transmission à haute résolution.

Contact : [email protected], 06 62 90 38 06

Olivier GRAUBY est maitre de conférences en minéralogie à l’AMU et membre de l’équipe « Marqueurs minéraux » du CINaM. Ses recherches portent sur la synthèse basse température de matériaux finement divisés (phyllosilicates, argiles, CSH, …) afin d’en comprendre les mécanismes de croissance cristalline. Depuis quelques années, il s’intéresse aussi à la bio-minéralogie et tente d’appréhender en quoi l’intervention d’un organisme vivant (éponge, corail et mollusque) modifie les concepts classiques de la croissance cristalline élaborés sur des matériaux abiotiques.

Contact : [email protected], 06 62 92 28 21

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Présentation du CINaM

Le CINaM (CNRS/AMU) a été créé en janvier 2008 par la fusion de deux laboratoires : le Centre de recherche en matière condensée et nanoscience (CRMCN, anciennement CRMC2 – Centre de recherche sur les mécanismes de croissance cristalline) et le Groupe de chimie organique et matériaux moléculaires (GCOMM). Il compte environ 180 personnes (60% de permanents, 20% de doctorants, 10 % de post-doctorants et 10% de visiteurs et stagiaires). Le centre est divisé en 5 départements : Ingénierie moléculaire et matériaux fonctionnels ; Nanomatériaux et réactivité ; Sources et sondes ponctuelles ; Science et technologie des nano-objets ; Théorie et simulation numérique. C’est un laboratoire pluridisciplinaire dont l’activité est centrée sur les nanosciences. Plus spécifiquement il s’intéresse à l’élaboration de nano-objets et à leur assemblage, à l’étude des propriétés fondamentales liées à leur taille réduite et à certaines de leurs applications. Les nano-objets étudiés sont des molécules ou des assemblages supramoléculaires, des agrégats, des nano-fils ou des nano-hybrides organiques/inorganiques. Leur élaboration se fait par synthèse organique, croissance sous ultravide ou en solution, ou encore par nano-fabrication (FIB, nano-lithographie…). Les nano-objets / nanomatériaux étudiés peuvent être aussi d’origine naturelle (argiles, biominéraux, protéines...) ou résultant de l’activité humaine (suies d’avion). La caractérisation des propriétés structurales, électroniques, optiques et chimiques des nano-objets/ nanomatériaux est réalisée par un ensemble de techniques expérimentales performantes (microscopie électronique à haute résolution, microscopies à effet tunnel et à force atomique en milieu ambiant ou sous ultra-vide à températures variables, diffraction des rayons X, spectroscopie électronique, spectroscopie optique résolue en temps ...) travaillant à l’échelle d’un nano-objet isolé ou d’une assemblée. Le CINaM s’intéresse aux applications des nano-objets et des nanomatériaux dans des domaines très variés allant de l'électronique à la médecine en passant par les sources d’énergie, la catalyse hétérogène, les problèmes d’environnement. Par ailleurs, le laboratoire est équipé d’une Plateforme de Nanotechnologie (PLANETE) avec une salle blanche de 200 m² comprenant des outils de nano-fabrication et de caractérisation. Cette plateforme est mise à la disposition des laboratoires de la Région dans le cadre du Centre de Compétences en Nanosciences et Nanotechnologies. Le CINaM est aussi un centre de formation par la recherche accueillant des étudiants des écoles doctorales « Sciences de la matière » et « Sciences chimiques » ou encore des écoles d’ingénieur. Le CINaM a également de nombreux contacts avec les industries régionales et nationales dans plusieurs domaines (matériaux, microélectronique, pharmacie…).

Pour en savoir plus : Uhttp://www.cinam.univ-mrs.fr/cinam/ U

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Cristallisation et migration en solution Le CINaM, à travers la thématique « Cristallisation et migration en solution » du département Sources et sondes ponctuelles, développe une activité originale basée sur la cristallisation en solution. Les chercheurs exploitent des méthodes classiques et non-classiques pour le contrôle de la nucléation, tout en conservant une approche statistique de ce phénomène dit « stochastique ». La cristallisation en solution est étudiée via une approche multi-échelle, allant du litre au femto-litre (10-15 litre). Pour chacune des applications, des montages expérimentaux originaux sont conçus et réalisés au laboratoire, et associés à la microscopie optique in situ. Un couplage avec des techniques performantes et disponibles au laboratoire (microscopie électronique, microscopie à force atomique, diffraction des rayons X…) permet la caractérisation des propriétés des matériaux et la compréhension des mécanismes mis en jeu. Depuis quelques années, les chercheurs travaillent tout particulièrement au développement de systèmes expérimentaux de cristallisation dans des petits volumes, adaptés aux faibles quantités usuellement rencontrées dans les phases de développement de nouvelles molécules organiques ou biologiques. Instrumentation utilisée : Dans le cadre de la cristallisation dans des petits volumes, le laboratoire développe : un outil microfluidique polyvalent et facile à utiliser par les non-spécialistes pour le criblage des

conditions de cristallisation, l'établissement rapide de diagrammes de solubilités et la mesure des cinétiques de nucléation des cristaux (volume nano-litre - 10-9 ) (fig.a),

la génération contrôlée de microgouttes (volume du pico-litre - 10-12 - au femto-litre) pour l’étude de la nucléation des cristaux en milieux confinés (fig.c),

l'utilisation de nano-électrodes extrêmement pointues (rayon de courbure de quelques nano-mètres) pour déclencher et localiser dans le temps et dans l'espace la nucléation, par la création d'un champ électrique intense, localisé au voisinage de la pointe (fig.b)

Applications et contrats : En biologie : la connaissance structurale à l'échelle atomique, qui passe par l'étape de cristallisation, est nécessaire pour la compréhension et la détermination de la relation entre structure et activité (par exemple pour le "drug-design"). La cristallisation des biomolécules est souvent l'étape limitante (contrats Région PACA, SERVIER…). En chimie pharmaceutique : les propriétés des médicaments (solubilité, biodisponibilité ou facilité à fabriquer un comprimé, ...) sont contrôlées par la taille, l'aspect et la structure des cristaux du principe actif (ANR, contrats ORIL, SANOFI…). Pour les nouveaux matériaux obtenus généralement en très faible quantité ou dangereux à manipuler : les "nano-volumes" permettent de diminuer les quantités à manipuler pour les études de cristallisation et le développement de procédés industriels (contrat CEA).

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© CINaM Montages expérimentaux, gouttes et cristaux.

Pour en savoir plus : http://www.cinam.univ-mrs.fr/pro_perso/veesler/index.php Vidéos : http://www.cinam.univ-mrs.fr/pro_perso/veesler/index.php?page=video Contacts : Stéphane Veesler, [email protected] Zoubida Hammadi, [email protected] Romain Grossier, [email protected] Nadine Candoni, [email protected]

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Minéraux et environnement

Le groupe « Marqueurs minéraux » du CINaM tente d’inventorier, de décrire puis d’interpréter les microstructures et micro-variations de composition chimique des cristaux minéraux, afin d'en extraire in fine l'information sur leur environnement de cristallisation biotique ou abiotique. Cette activité scientifique se décline en trois pôles d’intérêts : pôle « matériaux » : minéraux finement divisés (phyllosilicates : serpentines, argiles ; CSH, …). pôle « techniques de caractérisation » : microscopie électronique ; diffraction des rayons X ;

spectroscopies infrarouge, Raman et Mössbauer ; microscopie à force atomique (AFM). pôle « concept » : croissance cristalline au moyen de synthèses à basse température et

hydrothermales. Une des cibles est l’étude des serpentines (phyllosilicates magnésiens) utilisées comme sondes de déséquilibre de cristallisation. Ces minéraux sont l'objet d'un très fort regain d'intérêt international. Elles sont en effet impliquées dans de nombreux phénomènes géologiques : signal magnétique en fond de mer, stockage de l'eau dans la croûte, exhumation de roches crustales de très haute pression, déclenchement de séismes profonds et/ou asismicité superficielle, dangerosité dans l'environnement (amiantes), etc. Les chercheurs du CINaM inventorient puis explorent en quoi les microstructures des serpentines peuvent apporter une information nouvelle sur leur contexte de cristallisation naturelle, au-delà des approches géochimiques et cristallochimiques classiques. En association étroite avec des biologistes, un second axe de recherche s’intéresse à la formation des bio-minéraux par les organismes vivants tels que les éponges, les coraux et les mollusques. A partir d’études cristallographiques et chimiques multi-échelles de squelettes et de coquilles, les chercheurs documentent un mécanisme général de biominéralisation contrôlée allant du métabolisme cellulaire sécréteur à la cristallisation finale encapsulée. Enfin, ce groupe mène une collaboration étroite avec le CICRP (Centre interdisciplinaire de conservation et restauration du patrimoine, Marseille) sur l’étude de l’altération d’œuvres du patrimoine. Les sujets d’étude ont d’abord été la transformation chromatique de pigments minéraux (blanc de plomb, minium, vermillon & blanc de zinc) puis l’altération des pierres de monuments sous l’action des sels solubles et des argiles.

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© CINaM Assemblage de nanotubes cylindriques et polygonaux d’amiante de chrysotile (roche verte alpine). Microscopie électronique en transmission à haute résolution. Hauteur image = 150 nm.

© CINaM Pavage de cristaux de calcite biogénique sur membrane organique dans une valve de l’huître commerciale Crassostrea gigas. Microscopie en lumière polarisée, analysée. Hauteur image = 160 µm.

Contacts : Olivier Grauby, [email protected]

Alain Baronnet, [email protected]

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Le laboratoire Architecture et fonction des macromolécules biologiques (AFMB) Les chercheurs

Yves BOURNE, directeur de recherche au CNRS, est directeur du laboratoire AFMB (CNRS/AMU) et co-responsable de l’équipe « Glycobiologie et neurobiologie structurales ». Cette équipe s’intéresse, en utilisant principalement la cristallographie aux rayons X, à élucider l’architecture et le mode d’action de protéines ou d’enzymes agissant sur les glycanes (ou glucides), mais aussi de protéines synaptiques et des complexes qu’elles peuvent former avec d’autres partenaires protéiques ou glycoprotéines. Les résultats de ces travaux ont un fort intérêt biomédical et permettent d’appréhender les bases moléculaires de certains désordres de la

glycosylation des protéines, de certaines infections pulmonaires ou des troubles autistiques. Contact : [email protected], 04 91 82 55 66

Bernard HENRISSAT est directeur de recherche au CNRS. Il dirige l'équipe « Glycogénomique » de l'AFMB qui développe et met constamment à jour la base de données CAZy (www.cazy.org). L'équipe utilise CAZy pour explorer les relations entre la séquence des enzymes qui agissent sur les hydrates de carbone (glucides), leur structure tridimensionnelle et leur spécificité. Ces travaux trouvent des applications dans des domaines aussi divers que l’exploration du microbiote intestinal, la recherche d’enzymes pour l’élaboration de biocarburants ou pour la conversion des groupes sanguins.

Contact : [email protected], 04 91 82 55 87 ou 06 78 42 59 54

Marie-Line GARRON, maitre de conférences à l’AMU, fait partie de l’équipe « Glycogénomique » dirigée par Bernard Henrissat. Elle explore la base de données CAZy afin d’identifier puis de caractériser les enzymes pouvant présenter un fort potentiel biologique ou biotechnologique. Ses thématiques de recherche sont variées, allant des enzymes bactériens impliqués dans la dégradation des polysaccharides humains intestinaux aux enzymes fongiques dégradant les parois végétales. Contact : [email protected], 04 91 82 55 62

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Gerlind SULZENBACHER est présidente de l’Association de cristallographie d’Aix-Marseille (http://acam.cristal-provence.fr/). Ingénieur de recherche CNRS au laboratoire AFMB, elle y coordonne l’accès aux grands instruments de biologie structurale. Elle utilise la cristallographie aux rayons X pour étudier la structure tridimensionnelle d’enzymes agissant sur les sucres afin de comprendre leur fonctionnement. Ses recherches portent en particulier sur des enzymes dont la déficience est responsable de maladies infantiles et sur des enzymes avec un potentiel d’application dans la médecine de transfusion et de xenotransplantation,

ainsi que sur des enzymes ayant un intérêt dans la transformation de la matière organique d’origine végétale en nouvelles sources d’énergie. Contact : [email protected], 04 91 82 55 66

Etienne DECROLY, directeur de recherche au CNRS, co-dirige l’équipe « Virale réplicase : structure, fonctions & drug design » au laboratoire AFMB. Cette équipe étudie les mécanismes de réplication de virus émergents (SARS-coronavirus, Dengue, Chickungunia…), dans le but d’identifier de nouvelles cibles antivirales. Elle caractérise en particulier, du point de vue structural et fonctionnel, les enzymes assurant la réplication et la transcription des génomes ainsi que les enzymes impliquées dans la synthèse des « coiffes ». Cette structure joue un rôle essentiel dans la synthèse des protéines virales et évite la détection des ARN viraux par les

mécanismes de l’immunité innée. Sur la base des informations structurales, l’équipe recherche des molécules inhibant ces activités enzymatiques. Ces molécules permettent également de mieux comprendre la biologie fine de ces virus et sont à la base du développement d’antiviraux. Contact : [email protected], 04 91 82 86 47 ou 06 64 41 71 29

François FERRON est chargé de recherche au CNRS, membre de l'équipe « Virale réplicase : structure, fonctions & drug design » au laboratoire AFMB. Avec l'aide de la biologie structurale et de la biochimie, il étudie les mécanismes d'assemblage des enzymes impliqués dans la réplication et la transcription des génomes viraux. Il apporte ses compétences sur les différentes thématiques de l'équipe et développe un projet de recherche qui tend à caractériser les mécanismes de protection des ARN viraux chez les Arenaviridae et les Bunyaviridae, deux familles de virus émergeant. Contact : [email protected], 04 91 82 86 28

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Présentation de l’AFMB

Le laboratoire Architecture et fonction des macromolécules biologiques (AFMB,CNRS/AMU) est un centre de biologie structurale qui regroupe sept équipes de recherche s’intéressant à plusieurs thématiques telles que la virologie, la chimie médicinale, la glycobiologie, l’immunité innée, la neurobiologie, le transport moléculaire et les protéines désordonnées. La cristallographie aux rayons X a été l’activité pionnière du laboratoire et demeure l’approche la plus utilisée : sur les 90 personnes que compte le laboratoire, une trentaine utilise la cristallographie comme technique d’analyse de structure des protéines. Avec l’avènement des programmes de génomique structurale visant à documenter le protéome au niveau structural, l’AFMB a rapidement été à l’origine d’importantes découvertes dans ce domaine, grâce au soutien de programmes nationaux et européens, pour documenter l’architecture des protéines et leur rôle fonctionnel par des approches multidisciplinaires. Plus récemment, la microscopie électronique a pris place au laboratoire et a été développée comme technique complémentaire pour étudier les gros assemblages macromoléculaires. Le Laboratoire a également développé une plateforme de génomique structurale permettant le clonage, l’expression, la purification et la cristallisation par des approches automatisées à haut débit qui sont utilisées au quotidien par le personnel et qui sont accessibles aux utilisateurs externes. Une seconde plateforme, couplée à une activité de chimie médicinale, a également été développée pour le criblage d’une chimiothèque visant à identifier des inhibiteurs d’enzymes virales. Enfin, un savoir-faire de renommée mondiale est également présent en bioinformatique avec le développement de bases de données sur les enzymes agissant sur les glycanes (sucres) ou les enzymes virales. Pour en savoir plus : http://www.afmb.univ-mrs.fr/

Contact : Florence Vincent, chargée de communication de l’AFMB [email protected], 04 91 82 55 66

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Glycogénomique : la base de données CAZy : www.cazy.org

La vie repose sur trois grands types de macromolécules : les acides nucléiques (ADN, ARN), les protéines et les sucres. Alors que la séquence des protéines est linéaire et directement codée par la séquence du gène, les polysaccharides sont le produit de l’action d’une multitude d’enzymes. Les sucres arborent une variabilité structurale considérable basée sur des différences stéréochimiques mineures que les enzymes qui assemblent et désassemblent les sucres complexes savent reconnaitre et exploiter spécifiquement. Les recherches de l’AFMB visent à établir les relations qui existent entre la séquence des enzymes qui agissent sur les sucres et leur spécificité. Ces travaux conduisent les chercheurs dans des domaines aussi divers que l’exploration du microbiote intestinal, la recherche d’enzymes pour l’élaboration de biocarburants ou pour la conversion des groupes sanguins. La cristallographie aux rayons X tient également une place importante dans la caractérisation des ces enzymes : elle permet de comprendre à l’échelle moléculaire comment les sucres sont dégradés ou liés entre eux ou comment deux enzymes qui ont une structure similaire peuvent agirent sur des substrats totalement différents. Pour en savoir plus : http://www.cazy.org/ Contacts : Bernard Henrissat, [email protected]

Marie-Line Garron, [email protected]

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La plateforme de biochimie structurale

La plateforme de clonage, d’expression, de purification et de cristallisation de l’AFMB utilise des stratégies et des méthodes originales à haut débit développées et validées au laboratoire pour les nombreux projets de génomique structurale dans lesquels l’AFMB est impliqué depuis 2001 (ASG, X-TB, SPINE, SPINE II, EMEP, VIZIER, VENOMICS (www.venomics.eu)...). Dotée de nombreux équipements, cette plateforme est toujours en constant développement. Depuis son ouverture, elle a permis aux chercheurs de travailler sur plusieurs milliers de protéines pour leurs clients et collaborateurs.

© AFMB

Contact : Gerlind Sulzenbacher, [email protected]

Le robot Tecan Evo 2000avec tête 96 puits, est utilisépour le clonage et lespurifications analytiques desprotéines.

Stockage des boîtes de cristallisation dans le robot Formulatrix tempéré à 20°C.

Cristaux montés sur des boucles denylon et plongés dans l'azote liquide à -180°C en attente d’être exposés auxrayons X.

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L’exemple des recherches sur les virus émergents

L’équipe « Réplicases virales : structure, fonction et drug–design » travaille sur l’ensemble des enzymes de virus émergents impliquées dans la réplication des ARN génomiques et à la synthèse de leurs ARN messagers. Les chercheurs s’intéressent à ces enzymes car elles sont absolument indispensables à la réplication virale. Elles se trouvent en effet à la croisée de deux champs thématiques : la conception de médicaments antiviraux et l’interférence avec les mécanismes de détection d’ARN viral par les censeurs de l’immunité innée de la cellule hôte. . Pour en savoir plus : http://www.afmb.univ-mrs.fr/replicases-virales-structure Contacts : Etienne Decroly, [email protected]

François Ferron, [email protected]

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COMMUNIQUÉ DE PRESSE NATIONAL I PARIS I 3 MARS 2014 ATTENTION ! Sous embargo jusqu’au 03/03/2014, à 21H (heure de Paris)

Un nouveau type de virus géant, baptisé « Pithovirus », a été découvert dans le sol gelé de l’extrême Nord-Est sibérien par des chercheurs du laboratoire « Information génomique et structurale » (CNRS/AMU), associés à des équipes du laboratoire Biologie à grande échelle (CEA/Inserm/Université Joseph Fourier), du Génoscope (CEA/CNRS) et de l'Académie des sciences de Russie. Enfoui dans le sol, ce virus géant, inoffensif pour l'Homme et les animaux, a survécu à plus de 30 000 ans de congélation. Bien que sa taille et sa forme en amphore rappelle celles de Pandoravirus, l'analyse de son génome et de son mode de réplication prouve que Pithovirus est très différent. Ces travaux portent ainsi à trois le nombre de familles distinctes de virus géants. Ils sont publiés sur le site des PNAS la semaine du 3 mars 2014. Avec la famille des Megaviridae (représentée notamment par Mimivirus découvert en 2003) et celle des Pandoraviridae1, les chercheurs pensaient avoir répertorié la diversité des virus géants (seuls virus visibles en microscopie optique du fait d’un diamètre supérieur à 0,5 micron). Ces virus, qui infectent les amibes du genre Acanthamoeba, renferment un très grand nombre de gènes par rapport aux virus courants (les virus comme ceux de la grippe ou du SIDA contiennent une dizaine de gènes). La taille de leur génome est comparable ou dépasse celle du génome de nombreuses bactéries. En étudiant un échantillon de sol gelé en provenance de l'extrême Nord-Est sibérien (région autonome de Chukotka), les chercheurs ont eu la surprise d’y découvrir un nouveau virus géant âgé de plus de 30 000 ans (contemporain de l’extinction de l’homme de Néanderthal), qu’ils ont appelé « Pithovirus sibericum ». Sa forme en amphore, tel Pandoravirus, a d’abord conduit les scientifiques à penser qu’il s’agissait d'un nouveau membre, certes très ancien, de cette famille. Mais l'analyse génomique de Pithovirus a démontré qu'il n'en était rien : Pithovirus et Pandoravirus n'ont aucune parenté génétique. Le génome de Pithovirus, même s'il reste grand pour un virus, contient beaucoup moins de gènes (environ 500) que celui des Pandoravirus (qui peut atteindre 2 500 gènes). Les chercheurs ont également analysé la composition en protéines (le protéome) de la particule de Pithovirus (longue de 1,5 micron pour 0,5 micron de diamètre). Ils se sont alors aperçus que sur les centaines de protéines qui la constituent, elle n’en partageait qu'une ou deux avec la particule de Pandoravirus. Une autre différence primordiale entre les deux virus concerne leur mécanisme de réplication à l'intérieur des cellules d'amibe. Alors que les Pandoravirus requièrent la participation de nombreuses fonctions du noyau cellulaire de l'amibe pour se répliquer, l'essentiel de la multiplication des Pithovirus se déroule dans le cytoplasme (en dehors du noyau) de la cellule infectée, rappelant en cela le comportement des grands

1 Voir le communiqué de presse sur la découverte de Pandoravirus du18/07/2013 : http://www2.cnrs.fr/presse/communique/3173.htm

Découverte d’un nouveau type de virus géant âgé de plus de 30 000 ans

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virus à ADN, comme ceux de la famille des Megaviridae. Paradoxalement, malgré un génome plus petit que celui des Pandoravirus, Pithovirus aurait moins besoin de la machinerie cellulaire de l’amibe pour se propager. Le degré d'autonomie des virus géants par rapport à leur cellule hôte n'apparaît donc pas corrélé avec la taille de leur génome, qui elle-même n'est pas liée à la taille de la particule qui les transporte. L’analyse approfondie de Pithovirus révèle qu’il n'a quasiment aucun point commun avec les virus géants précédemment caractérisés. Il inaugure donc une nouvelle famille de virus, portant à trois le nombre de familles de virus géants connus à ce jour. Cette découverte, venant rapidement après celle des Pandoravirus, suggère aussi que la diversité des virus en forme d'amphore est peut-être aussi grande que celle des virus dits « icosaédriques »2, qui sont parmi les plus répandus à ce jour. Elle souligne combien notre connaissance de la biodiversité microscopique reste partielle dès que l'on explore de nouveaux environnements. Enfin, cette étude montre que des virus peuvent survivre dans le pergélisol (couche de sol gelé en permanence des régions arctiques) sur des périodes quasiment géologiques, c’est-à-dire sur plus de 30 000 ans (correspondant au Pléistocène supérieur). Cette démonstration a des implications importantes sur les risques de santé publique liés à l'exploitation des ressources minières et énergétique des régions circumpolaires que le réchauffement climatique rend de plus en plus envisageable. La résurgence de virus considérés aujourd’hui comme éradiqués, tel celui de la variole dont le processus de réplication est similaire à celui des Pithovirus, n'est désormais plus du domaine de la science-fiction. La probabilité d’un tel scénario devrait être estimée de manière réaliste. Le laboratoire « Information génomique et structurale » s’y attèle d’ores et déjà à travers une étude métagénomique du permafrost qui bénéficie du soutien de l’infrastructure nationale France-Génomique (Investissement d'avenir).

2 Qui a une forme de polyèdre à 20 faces.

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Image colorisée d'une coupe de Pithovirus sibericum observée en microscopie électronique à transmission. Ce virion, vieux de plus de 30 000 ans, mesure 1,5 µm de long pour un diamètre de 0,5 µm ce qui en fait le plus gros virus jamais découvert. © Julia Bartoli & Chantal Abergel, IGS, CNRS/AMU

Bibliographie Thirty-thousand-year-old distant relative of giant icosahedral DNA viruses with a pandoravirus morphology. M. Legendre, J. Bartoli, L. Shmakova, S. Jeudy, K. Labadie, A. Adrait, M. Lescot, O. Poirot, L. Bertaux, C. Bruley, Y. Couté, E. Rivkina, C. Abergel, J-M. Claverie. PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences USA). Semaine du 3 mars 2014. Contacts

Chercheur CNRS l Chantal Abergel l T +33 4 91 82 54 22 l [email protected] Chercheur AMU l Jean-Michel Claverie l T +33 4 91 82 54 47 l [email protected] Presse CNRS l Priscilla Dacher l T +33 1 44 96 46 06 l [email protected]

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ATTENTION : INFORMATION SOUS EMBARGO

JUSQU’AU JEUDI 18 JUILLET, 20H00 (heure de Paris) Paris, le 18 juillet 2013 Pandoravirus : découverte d’un chaînon manquant entre le monde viral et le monde cellulaire Des chercheurs du laboratoire Information génomique et structurale (CNRS/Université Aix-Marseille), associés au laboratoire Biologie à Grande Échelle (CEA/Inserm/Université Grenoble Alpes), viennent de découvrir deux virus géants dont le nombre de gènes rivalise avec celui de certains microorganismes cellulaires eucaryotes (cellules à noyau). Ces deux virus d'un type totalement nouveau ont été baptisés « Pandoravirus », ce qui évoque à la fois leur forme en amphore et leur contenu génétique mystérieux. Ces résultats sont publiés en couverture du numéro du 19 juillet 2013 de la revue Science.

Après Mimivirus, découvert il y a 10 ans, et plus récemment Megavirus chilensis1, les chercheurs pensaient avoir touché la limite ultime du monde viral en termes de taille et de complexité génétique. Avec un diamètre proche du micron et un génome contenant plus de 1 100 gènes, ces virus géants qui infectent des amibes du genre Acanthamoeba empiétaient déjà largement sur le territoire que l'on pensait être réservé aux bactéries. A titre indicatif, des virus courants, tels que le virus de la grippe ou celui du SIDA, ne renferment qu'une dizaine de gènes.

Dans l’étude publiée dans la revue Science, les chercheurs annoncent la découverte de deux nouveaux virus géants :

• Pandoravirus salinus, sur les côtes chiliennes ;

• Pandoravirus dulcis, dans une mare d'eau douce à Melbourne (Australie).

L’analyse détaillée de ces deux premiers Pandoravirus révèle qu’ils n'ont quasiment aucun point commun avec les virus géants précédemment caractérisés. De plus, seul un infime pourcentage (6%) des protéines codées par les 2 500 gènes de Pandoravirus salinus ressemble à des protéines déjà répertoriées dans les autres virus ou les organismes cellulaires. Avec un génome de cette taille, Pandoravirus salinus vient démontrer que la complexité des virus peut dépasser celle de certaines cellules eucaryotes2. Autre singularité : les Pandoravirus n'ont aucun gène qui leur permettrait de fabriquer une protéine ressemblant à la protéine de capside, la brique de base des virus traditionnels.

Malgré toutes leurs propriétés originales, les Pandoravirus conservent les caractéristiques essentielles du monde viral : absence de ribosome, de production d'énergie et de division.

1 Arslan D, Legendre M, Seltzer V, Abergel C, Claverie JM (2011) “Distant Mimivirus relative with a larger genome highlights the fundamental features of Megaviridae”. Proc Natl Acad Sci USA. 108: 17486-91. 2 Il s’agit notamment des microsporidies parasites du genre Encephalitozoon.

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Dans ce contexte de nouveauté absolue, l’analyse du protéome de Pandoravirus salinus a permis de montrer que les protéines qui le constituent sont bien celles prédites à partir de la séquence du génome du virus. Les Pandoravirus utilisent donc le code génétique universel, code commun à tous les organismes vivants sur notre planète.

Ce travail souligne à quel point notre connaissance de la biodiversité microscopique reste étonnamment partielle dès que l'on explore de nouveaux environnements. En effet, les Pandoravirus, jusqu’alors totalement inconnus, ne sont sans doute pas rares comme l'atteste la découverte simultanée de deux spécimens de cette nouvelle famille virale dans des sédiments localisés à 15 000 km de distance.

La découverte qui a été réalisée comble définitivement une discontinuité entre le monde viral et le monde cellulaire, discontinuité qui a été érigée en dogme depuis les fondements de la virologie moderne dans les années 1950. Elle suggère également que l'émergence de la vie cellulaire a pu s'accompagner d'une diversité beaucoup plus foisonnante de formes pré-cellulaires que celles envisagées classiquement, ce nouveau type de virus géant étant quasiment sans homologie avec les trois domaines du vivant reconnus : eucaryotes, eubactéries et archébactéries.

Pandoravirus salinus observé par microscopie électronique © IGS CNRS-AMU

“Pandoraviruses: Amoeba viruses with genomes up to 2.5 Mb reaching that of parasitic eukaryotes”. Nadège Philippe, Matthieu Legendre, Gabriel Doutre, Yohann Couté, Olivier Poirot, Magali Lescot, Defne Arslan, Virginie Seltzer, Lionel Bertaux, Christophe Bruley, Jérome Garin, Jean-Michel Claverie, Chantal Abergel. Science. DOI : 10.1126/science.1239181

Contact Presse CEA : Nicolas TILLY - Tel : 01.64.50.17.16 / mail : [email protected]

0,2 µm

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L’Institut matériaux microélectronique nanosciences de Provence (Im2np)

Les chercheurs

Thomas CORNELIUS est chargé de recherche au CNRS et membre de l’équipe « Contraintes mécaniques dans des objets de petites dimensions » au sein de l’Im2np. Il s’intéresse aux effets de la taille finie sur les propriétés physiques dans des nano-matériaux et, en particulier, dans des structures quasi unidimensionnelles comme des nanofils. Ses recherches se concentrent sur des aspects mécaniques – élasticité et plasticité – testés par diffraction des rayons X utilisant des faisceaux synchrotrons. Contact : [email protected], 04 91 28 80 13

Stéphanie ESCOUBAS est maître de conférences à l’AMU et effectue sa recherche au sein de l’Im2np. Ses travaux portent sur la caractérisation par diffraction aux rayons X des contraintes induites par les procédés de fabrication et sur l’étude du comportement thermo-mécanique des matériaux constituant les composants de la micro et nano-électronique. Contact : [email protected], 04 91 28 80 95

Dominique MANGELINCK est directeur de recherche au CNRS et responsable de la plateforme sonde atomique de l’Im2np, instrument unique en France, et de la plateforme METSA-PACA du réseau METSA (microscope électronique en transmission et sonde atomique). Ses recherches portent principalement sur la diffusion et les transformations de phases dans les matériaux nanométriques. A partir de différentes mesures expérimentales in situ et en temps réel et d’analyses complémentaires telles que la sonde atomique, il cherche à comprendre les mécanismes fondamentaux de diffusion et de réaction pour les appliquer à des

procédés industriels dans les domaines de la métallurgie, de l’aéronautique et principalement de la microélectronique. Contact : [email protected], 04 91 28 89 86

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Magali PUTERO est maître de conférences à l’AMU et membre de l’équipe « Réactivité et diffusion aux interfaces » de l’Im2np. Spécialiste en sciences des matériaux, ses travaux de recherche sont axés sur la caractérisation des propriétés structurales et électriques des matériaux à forts impacts technologiques (matériaux pour les transistors et les mémoires innovantes des PC, tablettes et PDA (Personal Digital Assistant ou appareil numérique portable)…).

Contact : [email protected], 04 91 28 89 22

Michaël TEXIER est maître de conférences à l’AMU et effectue sa recherche au sein de l’Im2np. Membre du conseil de la Société française de microscopie, son activité de recherche repose en grande partie sur l’utilisation des techniques de microscopie électronique en transmission appliquée à l’étude structurale des matériaux ordonnés. Ses travaux ont successivement porté sur l’étude des défauts étendus dans les quasicristaux, les minéraux puis les matériaux semi-conducteurs. Spécialiste d’imagerie ultra haute résolution, il s’intéresse aujourd’hui plus particulièrement aux relations entre structure et propriétés physico-chimiques des interfaces et nano-objets

en lien avec les applications dans les domaines de la microélectronique et des nanotechnologies. Contact : [email protected], 04 91 28 80 98

Olivier THOMAS est professeur à l’AMU, directeur-adjoint de l’Im2np et directeur du département « Matériaux et nanosciences ». Responsable de l’équipe « Contraintes mécaniques dans des objets de petites dimensions » et directeur du Groupement de Recherche International « Mechanics of Nano-Objects », il utilise le rayonnement X synchrotron pour analyser les propriétés mécaniques des structures nanométriques. Contact : [email protected], 04 91 28 86 72

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Présentation de l’Im2np L’Im2np « Institut matériaux microélectronique nanosciences de Provence » (CNRS/Universités de Marseille et Toulon) réunit des physiciens, des chimistes et des micro-électroniciens et rassemble les compétences nécessaires à la recherche et à l'enseignement en sciences des matériaux, microélectronique et nanosciences. Ses domaines d'expertise couvrent les sciences physique et chimique, les dispositifs, les circuits et les systèmes. Il a pour partenaires deux écoles d’ingénieurs : l’Ecole Polytechnique Universitaire de Marseille (Polytech' Marseille) et l’Institut Supérieur d’Electronique et du Numérique (ISEN). Ses principales missions sont : - Favoriser la convergence disciplinaire associant physiciens, chimistes et micro-électroniciens au service d’une stratégie fondée sur la production de connaissance et de savoir-faire. - Renforcer son potentiel d’innovation en conduisant des projets fondamentaux susceptibles de résoudre des problématiques industrielles. - Soutenir l’innovation et le transfert technologique en devenant un acteur majeur au service du monde socio-économique. - Proposer et enrichir l’offre de formation en Sciences des matériaux, nanosciences, micro-électronique et nanoélectronique. L’activité scientifique de l’Im2np se divise en deux thématiques principales qui présentent de nombreux recouvrements : Matériaux et nanosciences et Micro-nanoélectronique. Cet ensemble de recherche participe de l’avancée des connaissances dans les domaines des matériaux, des nanosciences, des composants, des circuits et systèmes intégrés. Le champ disciplinaire est donc large allant de façon continue de la recherche fondamentale aux applications industrielles. De par la nature des équipes composant l’Institut, l’orientation scientifique générale est d’aller vers la nanoélectronique et microélectronique et les matériaux qui leur sont associés. Une autre évolution naturelle correspond aux études de nano-structuration des solides et des effets physiques associés. L’étroite collaboration entre physiciens, chimistes et micro-électroniciens permet d’ores et déjà de mener à bien des études de nanoélectronique tant du point de vue des composants que des circuits. Le département « Matériaux et nanosciences » de l’Im2np focalise sa recherche sur la compréhension et la maîtrise de l’organisation de matériaux fonctionnels à différentes échelles (du µm au nm). Les applications visées concernent en premier lieu la micro-électronique et la nanoélectronique mais également le domaine des matériaux pour les énergies (photovoltaïque, fission et fusion nucléaire). Les thèmes de recherche portent sur l’étude de la croissance (épitaxie, solidification, diffusion réactive), la structure (microscopie électronique, rayonnement synchrotron, sonde atomique tomographique), les propriétés (magnétisme, propriétés électroniques et mécaniques) et la modélisation (champ de phase, dynamique moléculaire, ab initio). Le département Micro-nanoélectronique s’intéresse aux principaux axes de développement de la micro et nanoélectronique, depuis des aspects fondamentaux sur les matériaux et les dispositifs innovants jusqu’aux circuits intégrés et au traitement du signal. En microélectronique, les recherches sont centrées

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sur le développement de composants émergents, le management de la puissance consommée par les circuits et systèmes intégrés et la montée en fréquence des applications de type sans fil. En nanoélectronique, les recherches se situent à la convergence des nouveaux matériaux et des nouveaux procédés d’élaboration. Elles ont conduit à la réalisation de dispositifs émergents permettant d’accroître les performances des nouvelles applications. Tout en maintenant une activité prospective dans bon nombre de domaines (composants ultimes, mémoires, micro-capteurs, dispositifs pour le photovoltaïque…), le département s’inscrit dans une démarche de couplage industriel fort et participe aux réseaux de développement économique régional et national. Grands chiffres Ressources humaines : 333 personnes 125 enseignants-chercheurs : Universités d'Aix-Marseille et de Toulon + ISEN • 14 chercheurs CNRS • 47 ingénieurs et techniciens permanents ou contractuels • 125 doctorants • 22 ATER, postdoc et chercheurs invités Budget : 615 k€ dotations tutelles (CNRS, AMU, UTLN) 6 735 k€ ressources propres dont : 2 000 k€ programmes ANR 594 k€ projets européens 2 061k€ Etat et collectivités 1 580 k€ Fonds Unique Interministériel 500 k€ contrats industriels Connexion enseignement / recherche / industrie Nombre de doctorants moyen / an : 120 dont ¼ en bourse CIFRE1 Pour en savoir plus : Uhttp://www.im2np.fr/ U Contact : Cathy PAITEL, chargée de la communication et de l’information scientifique à l’Im2np. [email protected], 04 91 28 28 01

1 L’objectif d’une bourse CIFRE est de favoriser le développement de la recherche partenariale publique-privée et de placer les doctorants dans des conditions d'emploi. Il repose sur l'association de quatre acteurs : - L'entreprise recrute en CDI ou CDD le doctorant à qui elle confie une mission de recherche stratégique pour son développement socio-économique. Les travaux constitueront l'objet de la thèse du salarié-doctorant. - Le laboratoire de recherche académique encadre les travaux du salarié-doctorant - L'ANRT contracte avec l'entreprise une Convention industrielle de formation par la recherche (CIFRE) sur la base de laquelle une subvention est versée à l'entreprise. A cette subvention s'ajoute le crédit d'impôt recherche (CIR). Le subventionnement est alors de 50% sur coût complet.

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Contamination métallique dans le silicium de la microélectronique La miniaturisation des composants de la microélectronique s’accompagne d’une diversification de matériaux utilisés dans des technologies embarquées de plus en plus hétérogènes. Cependant, les performances électriques de ces architectures complexes présentent une sensibilité accrue à la présence de défauts et contaminants, même en très faible concentration. La simulation de l’impact des contaminants - notamment les impuretés métalliques – sur les propriétés électriques des composants constitue un enjeu majeur pour les industriels de la filière micro-électronique, afin de définir des seuils de tolérance et garantir la fiabilité des dispositifs. La compréhension des mécanismes de transport des impuretés métalliques et de leurs interactions avec les interfaces des technologies CMOS (complementary metal–oxide–semiconductor) constituent donc un préalable indispensable en vue de proposer des modèles physico-chimiques prenant notamment en compte les phénomènes de diffusion, ségrégation ou précipitation. Dans ce contexte, plusieurs équipes de l’Im2np participent à l’étude de la contamination métallique des matériaux semi-conducteurs. Les analyses par Sonde Atomique Tomographique (SAT) et par Microscopie Electronique en Transmission Haute Résolution (MET-HR), ont notamment permis d’étudier la redistribution des contaminants à l’échelle atomique au cours d’étapes clef des procédés industriels et d’identifier par exemple la formation de phases cristallines nanométriques ou l’impact d’une contamination sur l’intégrité d’une interface. Une attention particulière a été portée à l’étude de l’interaction des impuretés métalliques avec une interface mobile durant l’oxydation du silicium, procédé fondamental pour la technologie CMOS présente dans la plupart de nos appareils électroniques. Le couplage de ces deux techniques de caractérisation complémentaires a ainsi mis en évidence des mécanismes très différents à l’échelle nanométrique d’une espèce à une autre. Contrat Contrat FUI-COMET (Contamination métallique) 2010-2014 Partenaires industriels ST Microelectronics, LFoundry, Ion Beam Service, Vegatec, Biophy, Rockwood, Tera Environnement Brevet Brevet européen en cours de dépôt (Specimen holder for combined TEM and APT analysis of a single object) De Luca A., Texier M., Portavoce A., Furter J.J.

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© Im2np

Exemple de précipités nanométriques observés par MET à l’interface SiO2/Si dans un échantillon de silicium contaminé avec du tungstène. À gauche : imagerie en illumination cohérente. À droite : imagerie en contraste de Z. Les différentes techniques utilisées permettent d’obtenir des informations complémentaires (structure cristallographique et/ou chimie à l’échelle atomique) et d’identifier les phases cristallines (sur cet exemple W5Si3 et WSi2). Pour en savoir plus : A. De Luca, A. Portavoce, M.Texier, C. Grosjean, N. Burle, V. Oison, and B. Pichaud, Journal of Applied Physics, vol. 115, p013501 (2014). Im2np - Equipe contraintes mécaniques dans les objets de petites dimensions (CMO) : www.im2np.fr/recherche/equipes/contraintes.html Contact : Michaël Texier, [email protected]

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Déformations mécaniques dans les dispositifs de la microélectronique L’étude des déformations mécaniques induites par les procédés de la microélectronique est primordiale, car ces dernières peuvent avoir un effet néfaste sur le fonctionnement des dispositifs ou au contraire permettre d’améliorer leurs performances. Dans le cadre de l’ingénierie des contraintes (strain engineering), l’introduction d’une contrainte mécanique dans le canal en silicium monocristallin des transistors permet d’améliorer leurs performances électriques. D’autre part, pour répondre plus globalement aux thématiques de performance, de miniaturisation et de fiabilité des circuits, la technique d’intégration 3D constitue une voie de développement très récente pour les industriels de la microélectronique. Elle consiste à empiler et connecter électriquement plusieurs puces électroniques amincies (épaisseur < 100µm). Les interconnexions sont réalisées à l’aide de via cylindriques appelés « TSV » (Through Silicon Via) creusés dans le silicium et remplis de matériau conducteur. Cependant ces TSV sont susceptibles d’introduire des déformations dans ce cas néfastes pour le fonctionnement des dispositifs. Afin de connaître et de maîtriser les contraintes induites par ces différents procédés, l’équipe « Contraintes mécaniques dans les objets de petite dimension » (CMO) de l’Im2np a développé une méthodologie non destructive de mesure des déformations à l’échelle locale par diffraction de rayons X, en laboratoire ou en rayonnement synchrotron. Ainsi elle étudie depuis une dizaine d’années, dans le cadre de l’ingénierie des contraintes, la déformation induite dans le silicium monocristallin (canal des transistors de longueur < 65 nm) par des structures périodiques : réseaux de tranchées d’isolation ou réseaux de lignes. La diffraction de rayons X haute résolution couplée à une modélisation mécanique par éléments finis a permis de connaître le champ de déformation dans le silicium avec une résolution de quelques nanomètres et d’ajuster les procédés de fabrication des grilles des transistors. Plus récemment, dans le cadre de l’intégration 3D, les chercheurs ont étudié le comportement thermomécanique des matériaux d’interconnexion confinés dans les TSV et leur impact sur la déformation du silicium environnant, grâce à des mesures de diffraction de rayons X en température. Ces résultats originaux ont permis d’améliorer le procédé de remplissage des TSV, minimisant ainsi l’incidence de leur intégration sur les performances des dispositifs. Contrat : Projet européen du consortium CATRENE (Cluster for Application and Technology Reserach in Europe on Nanoelectronics) baptisé COCOA (Chip On Chip technology to Open new Applications) Partenaires industriels Atmel, Rousset STMicroelectronics, Crolles Austrian Micro Systems, AMS, Unterpremstaetten, Austria

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Pour en savoir plus : Im2np - Equipe Contraintes mécaniques dans les objets de petites dimensions : www.im2np.fr/recherche/equipes/contraintes.html Contact : Stéphanie Escoubas, [email protected]

© Im2np Microdiffraction Laue (ESRF BM32) et évolution de la contrainte dans le silicium entre les TSVs remplis de cuivre.

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Matériaux pour les mémoires innovantes (PCRAM)

Les mémoires à changement de phase (PCM) font partie des technologies mémoires innovantes actuellement en course pour les mémoires non-volatiles de demain. Elles sont basées sur le passage rapide et réversible (induit par la température) d’un matériau entre deux états : l’état amorphe, généralement peu réfléchissant et très résistif, et l’état cristallin de faible résistance électrique et plus réfléchissant. Ces deux changements de propriété physique (réflectivité optique et résistance électrique) sont exploités pour écrire et stocker de l’information, tant d’un point de vue optique (DVD, …) qu’électrique (PCRAM). Dans la plupart des matériaux à changement de phase, la transition amorphe/cristal s’accompagne malheureusement d’une forte modification de la densité du matériau. Ce changement brutal et répété de densité est une des causes principales de la défaillance des PCM, car il génère des défauts (trous) irrémédiables dans les cellules mémoires dans lesquelles le matériau est confiné entre deux électrodes. Dans ce contexte, de nombreuses équipes académiques et industrielles recherchent le ou les alliages à changement de phase qui présenterai(en)t le meilleur contraste optique et électrique (état amorphe et cristallin très différents en terme de conduction électrique et réflectivité optique) tout en présentant le moins de changement de volume possible. Le développement des technologies mémoires innovantes est l’un axe clef de l’industrie micro-nanoélectronique. L’étude matériau de ces technologies permet de répondre à des problèmes de défaillance liés à la nature même de la technologie ou à sa miniaturisation. Les mémoires à changement de phase sont basées sur des matériaux dont les propriétés restent remarquables et pas encore complètement comprises (lien entre propriétés électriques et structurales, ordre et désordre à courte ou longue distance, défauts nano-structuraux, stabilité, etc…). Ces études permettent donc des avancées scientifiques autant d’un point de vue appliqué que fondamental. Le travail réalisé, en collaboration avec des chercheurs d’IBM et de l’ESRF a permis la mise en évidence d’un matériau à changement de phase à base de GaSb présentant un comportement inhabituel lors de la cristallisation puisque sans modification de densité ni d’épaisseur. Lors des mesures réalisées en mars 2013 à l’ESRF sur la ligne de lumière BM20, l’équipe a procédé à l’étude systématique des alliages Ga1-xSbx : caractérisation des changements de densité, d’épaisseur et de résistivité électrique lors de la cristallisation. Trois mesures in situ (diffraction, réflectivité des rayons X, et résistivité électrique) sont réalisées simultanément lors de recuits de couches minces de ces alliages. Les changements des propriétés électriques et structurales (phase, densité, épaisseur) sont ainsi suivis en temps réels et in situ lors de la cristallisation. Pour réaliser le couplage expérimental de ces trois techniques, une chambre multi-caractérisation mise au point à l’Im2np par Magali Putero est utilisée. Cette chambre est adaptable sur les lignes de lumière synchrotron. Les chercheurs ont montré que les alliages à base de gallium et d’antimoine (Ga1-xSbx) pouvaient présenter une augmentation (cas habituel pour les PCM) ou une réduction de densité lors de leur cristallisation. Les films minces étudiés proches de la composition stœchiométrique (55 at.% de Sb) subissent une augmentation d’épaisseur de l’ordre de 3% (comportement inhabituel pour les PCM), alors que les plus riches en antimoine (95 at.% de Sb) présentent une diminution d’épaisseur de 4% environ.

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Pour une composition de 70 at.% en antimoine, aucune variation d’épaisseur ni de densité n’est observée durant la cristallisation. Cette propriété recherchée s’accompagne d’un changement de résistance électrique suffisamment important pour que cet alliage soit un nouveau matériau prometteur pour les mémoires PCM. Partenaires industriels IBM T. J. Watson Research Center – NY - USA

Figure 1 (gauche) : Mesures couplées in situ de résistivité (a), diffraction des RX (b), et réflectivité (c) réalisées pendant la cristallisation d’une couche de 60nm de GaSb. A la température de cristallisation (220°C), la résistance électrique chute brutalement et l’épaisseur de la couche augmente. Figure 2: Variation relative de la densité et de l’épaisseur de couches d’alliage Ga1-

xSbx lors de leur cristallisation, en fonction de la composition en Sb. On observe une variation continue de l’épaisseur des couches allant d’une augmentation pour les faibles teneur en Sb, à une diminution pour les alliages riches en Sb. Pour l’alliage contenant 70at.% de Sb, aucune variation en épaisseur ni en densité n’est mesurée lors de

la cristallisation © Im2np

Pour en savoir plus : “Unusual crystallization behavior in Ga-Sb phase change alloys.” M. Putero, M.-V. Coulet, T. Ouled-Khachroum, C. Muller, C. Baehtz, and S. Raoux. Applied Physics Letters Materials, 1 (2013) 062101. ce travail a fait l’objet d’une présentation dans Physics Today en décembre 2013) : http://scitation.aip.org/content/aip/magazine/physicstoday/news/10.1063/PT.5.7031 Im2np - Equipe Réactivité et Diffusion aux Interfaces : www.im2np.fr/recherche/equipes/interfaces.html Contact : Magali Putero, [email protected]

thet

a (°

)

(a)

(b)

drop

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

GaSb 200 & Sb 012

GaSb 111

GaSb 220

GaSb 311

GaSb 331

GaSb 422

GaSb 511

(c)total reflection

104

105

106

50 100 150 200 250 300temperature (°C)

Rs

(Ohm

)

85 140 195 250 290temperature (°C)

0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0

-8

-4

0

4

8

densityrela

tive

varia

tion

(%)

Sb composition

thickness

no mass density nor thickness change

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Propriétés mécaniques dans les nano-objets

Les propriétés physiques de la matière sont totalement différentes aux échelles nanométriques. C’est le cas des propriétés mécaniques. Ainsi, les nanofils peuvent présenter une résistance mécanique très élevée qui est proche de la limite théorique de la matière (dite cission critique). Le développement d’outils complètement nouveaux est donc indispensable pour comprendre les phénomènes à ces échelles. Outre son intérêt proprement fondamental, la connaissance du comportement mécanique aux petites échelles permet d’améliorer la conception des dispositifs nanoélectroniques. Les chercheurs s’intéressent donc directement au développement des micro- et nano-dispositifs (MEMS, Micro-Electro-Mechanical Systems et NEMS, Nano-Electro-Mechanical Systems), intervenant dans de multiples applications (accéléromètres pour jeux vidéo, capteurs de masse pour détection de gaz, etc…). Dans le cadre du projet ANR MecaniX, cette équipe a développé un nouveau microscope à force atomique (AFM) qui peut être installé sur un diffractomètre sur une ligne synchrotron (Fig. 1). Le couplage de la microscopie, de la diffraction et de la fluorescence permet de visualiser le nano-objet et d’analyser sa structure et sa composition simultanément. Par ailleurs, l’AFM permet de solliciter mécaniquement un nano-cristal dont la distorsion est analysée en temps réel grâce au nano-faisceau de rayons X. Ainsi, c’est une véritable plateforme d’essais nanomécaniques in situ qui est opérationnelle.

© Im2np Nouveau microscope à force atomique pour des études mécaniques en combinaison avec la diffraction des rayons X utilisant des faisceaux synchrotron focalisés.

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© Im2np a) Image AFM b) Cartographie en diffraction de cristaux d’or sur un substrat de saphir Contrat Programme ANR : Blanc - SIMI 10 - Nanosciences (Blanc SIMI 10) 2011 « MecaNIX : Mécanique des Nano-objets étudiée In situ par diffraction X: étude in situ des déformations et des défauts (diffraction cohérente des rayons X) au cours d’un chargement mécanique (AFM) » Pour en savoir plus : Ren Zhe et al., Scanning force microscope for in-situ nanofocused X-ray diffraction studies, submitted to Journal of Synchrotron Radiation (2014). Equipe « Contraintes Mécaniques dans les Nano-Objets » : www.im2np.fr/recherche/equipes/contraintes.html Contact : Thomas Cornelius, [email protected]

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La sonde atomique pour l’étude des contacts électriques dans les transistors

L’essor de la microélectronique passe par l'augmentation de la complexité et la réduction des dimensions des dispositifs. En effet, pour accroître les capacités des microprocesseurs, il faut fabriquer des transistors de plus en plus petits et de plus en plus performants. Conformément à la loi de Moore, le nombre de transistors sur une puce a plus que doublé tous les deux ans et leurs tailles sont maintenant de l'ordre de 10 nm. La course à la miniaturisation pour ces systèmes entraine des défis technologiques qui doivent être surmontés. Un de ces défis est de venir créer un contact sur les zones actives du transistor qui soit performant et parfaitement compatible avec les autres matériaux du transistor et les procédés de fabrication. Les siliciures métalliques obtenus par réaction métal / silicium répondent à ces objectifs. Ils permettent d’augmenter le niveau d’intégration et de réduire les résistances de contact. Leur emploi est donc primordial pour obtenir des circuits intégrés à très forte densité de composants. Actuellement, les transistors utilisent principalement la technologie CMOS ("Complementary Metal Oxide Semiconductor") planaire à base de silicium mais les limites physiques des matériaux imposent maintenant de passer à de nouveaux dispositifs tri-dimensionnels (FINFET, FDSOI, nanofils…). En plus de procédés innovants, des méthodes de métrologie pour caractériser de tels dispositifs en trois dimensions à l'échelle sub-nanométrique s’avèrent essentielles pour l'amélioration et le développement de ces dispositifs. Très peu de techniques sont capables de telles performances. La sonde atomique tomographique (SAT en français ou TAP en anglais) est un instrument d’imagerie analytique des matériaux en trois dimensions et à l’échelle atomique. Grâce aux impulsions de tension ou de laser, les atomes sont ionisés et évaporés par effet de champ à l’extrémité d’un échantillon taillé en pointe et la spectrométrie de masse à temps de vol permet de déterminer l'identité de chaque ion. Cette technique permet la reconstruction, atome par atome, d’un petit morceau de matière (typiquement 100×100×200 nm3) dans les trois directions de l'espace réel avec (a) une résolution spatiale en trois dimensions de 0,2 nm, (b) une sensibilité analytique de 10 ppm (c) une efficacité de détection élevée > 30% et (d) une capacité à détecter tous les éléments. L’utilisation récente des impulsions laser ultra rapide a ouvert le champ à l’'analyse des matériaux non-métalliques et la SAT est devenue un instrument incontournable pour la caractérisation et la métrologie des matériaux et des dispositifs semi-conducteurs des nanosciences et des nanotechnologies. L’équipe « Réactivité et Diffusion aux Interfaces » (RDI) possède une vaste expertise dans le domaine de la réaction à l’état solide entre semiconducteur et métaux et a largement contribué à la compréhension des mécanismes de réaction en films minces [1, 2]. Elle possède les instruments nécessaires à l’élaboration de matériaux en film minces (évaporateur, pulvérisation, fours) et leur caractérisation à la fois des propriétés physiques (résistivité), structurale (rayons X, MEB/FIB) et chimique (SIMS, calorimétrie, SAT). L’acquisition d’une sonde atomique tomographique (Imago LEAP 3000 XHR), outil de caractérisation unique en France, et d’un microscope électronique à balayage couplé à un FIB permettant le nano-usinage ionique, offre la possibilité d’effectuer le passage de films minces à la véritable échelle nanométrique par l’étude de matériaux nanostructures et de nano-objets.

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Dans les dispositifs de la microélectronique, la présence de défauts et de confinement peuvent avoir un effet sur le mécanisme de formation de siliciure, sur les éléments et la redistribution des dopants ainsi que sur des phénomènes de ségrégation d’alliage. Il est donc important de connaître la répartition des éléments en trois dimensions, de pouvoir quantifier les interfaces et de connaitre la composition de siliciure en temps réel. Malgré le grand nombre d'études dans ce domaine, l'analyse chimique d'un réel transistor reste un défi en raison des difficultés liées à la préparation de la pointe pour la SAT. Ces mesures de SAT effectuées sur un transistor réel ainsi que d’autres sur des zones test permettent de mieux comprendre l’effet des dimensions réduites sur les contacts et sur les procédés de manière générale

© Im2np Exemple d'analyse SAT d'une grille de transistor N-MOS pris dans une cellule de mémoires SRAM.

(a) Image MEB d’un transistor au bout d’une pointe ; (b), (c) et (d) volume reconstruit par SAT (50x50x60 nm3) d’un transistor, dans lequel sont représentés (b) les atomes de Ni, Si et O, (c) les atomes d'arsenic, qui servent de dopant pour le silicium, et (d) les atomes de platine (Pt) qui ont un rôle prépondérant dans la formation et la stabilité du siliciure qui sert de contact. Contrats ANR TAPAS, contrats CIFRE Partenaires industriels STMicroelectronics, ATMEL Brevet Mangelinck D., Ehouarne L., Putero M., Hoummada K., Perrin-Pellegrino C., Coppard R. - Optimal Concentration of Platinum in a Nickel Film to Form and Stabilize nickel monosilicide in a Microelectronic Device - Brevet ATMEL / CNRS / UPCAM ATM-536(06-52), US Serial No: 11/745,589, 8 mai 2007. USPC Class: 438683 Pour en savoir plus : Mangelinck et al, physica status solidi (a), 2014 Im2np - Equipe réactivité et diffusion aux interfaces : www.im2np.fr/recherche/equipes/interfaces.html Contact : Dominique Mangelinck, [email protected]

NiSi

poly-Si

(a) (b) (c) (d)

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La Fédération des sciences chimiques de Marseille - Spectropole Les chercheurs

Michel GIORGI est ingénieur de recherche à l'université d'Aix-Marseille (AMU). Spécialiste en cristallographie des petites molécules, il est responsable du service de diffraction des rayons X sur monocristal au Spectropole (Fédération des Sciences Chimiques de Marseille) sur le campus de St. Jérôme à Marseille. Il travaille principalement en collaboration avec les chimistes organiciens et il s'intéresse plus particulièrement aux études sur la chiralité. Il est co-fondateur et trésorier de l'Association de Cristallographie d'Aix-Marseille (ACAM). Contact : [email protected], 04 91 28 84 24

Olivier CHUZEL est enseignant-chercheur en chimie organique à l’AMU au sein de l’Institut des sciences moléculaires de Marseille (Ism2, CNRS/AMU/Ecole centrale de Marseille) dans l’équipe STeRéO (Synthèse Totale et Réactivité Organique). Il travaille en particulier au développement de nouveaux systèmes catalytiques appliqués à la synthèse de petites molécules organiques optiquement actives et à l’élaboration de récepteurs organiques d’anions. Une partie de son activité est également consacrée à la chimie à l’interface avec la physique, pour la création de nano-objets organiques spatialement localisés sur une surface.

Contact : [email protected], 04 91 28 88 48

Jalila SIMAAN est chargée de recherches au CNRS au sein de l’Ism2 dans l'équipe BiosCiences. Elle s'intéresse principalement aux centres métalliques, dans le domaine de la biologie. Pour cela, elle mène des recherches à la fois sur les enzymes et sur des complexes de métaux de transitions, modèles de leur centre actif. Ces études fondamentales peuvent mener au développement de catalyseurs bio-inspirés et/ou à la découverte de nouveaux inhibiteurs ou activateurs avec des retombées potentielles dans le domaine de la santé ou des biotechnologies. Contact : [email protected], 04 91 28 91 51

Rémi PLAMONT est doctorant en 3ème année de thèse de chimie organique macrocyclique à l’AMU au sein de l’Ism2 dans l’équipe Chirosciences dirigée par Silviu Balaban. Il s’intéresse au développement de nouveaux chromophores organiques ainsi qu’à leur fonctionnalisation. Ces chromophores sont synthétisés pour être intégrés sélectivement dans des composants électroniques, en vue d’applications photovoltaïques ou de stockage de données. Contact : [email protected], 04 13 59 46 21

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La Diffraction des Rayons X sur Monocristal (DRXm) au Spectropole La cristallographie structurale est une discipline scientifique dont la finalité est de comprendre les propriétés structurales du cristal et des molécules qui le constituent. Dans cette optique, la technique d'investigation la plus spectaculaire est sans conteste la Diffraction des Rayons X sur Monocristal (DRXm) car elle permet de caractériser les molécules à la résolution atomique (voire encore plus précis), c'est à dire de « voir » les atomes. Ces informations sont d'un intérêt capital notamment en chimie ou en biologie car elles permettent de relier les propriétés des molécules à leur arrangement atomique : c’est ce que l'on appelle la structure tridimensionnelle.

© Spectropole

Diffractomètre à rayons X sur monocristaux permettant de caractériser les structures moléculaires et cristallines

Le spectropole est un centre d'analyse géré par la Fédération des sciences chimiques de Marseille (CNRS/AMU/Ecole centrale de Marseille) qui regroupe d'importants moyens d'investigation de la matière dont le service de Diffraction des Rayons X sur Monocristal. Ce laboratoire est spécialisé dans l'étude des petites molécules (par opposition aux macromolécules biologiques) et travaille en étroite collaboration avec les chimistes. Ainsi la catalyse, la chimie de coordination et la chimie supramoléculaire, la physico-chimie du solide, l’élaboration de nouveaux matériaux, la valorisation de ressources ou de substances naturelles pour la pharmacie ou l’industrie agro-alimentaire, la conception assistée de médicaments sont quelques-uns des domaines d’études de référence au service DRXm. Un des axes de compétences les plus marqués du service concerne les études sur la chiralité1 et la détermination des configurations absolues des molécules chirales dont la connaissance est cruciale dans de nombreux domaines. Pour en savoir plus : http://www.spectropole.fr Contact : Michel Giorgi, [email protected]

1 Un objet est chiral s'il ne peut pas se superposer à son image dans le miroir, comme la main.

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Conception et élaboration de récepteurs d’anions organiques Les anions ont une fonction prépondérante dans beaucoup de processus, aussi bien industriels que biologiques et jouent donc un rôle crucial dans les domaines de la santé et de l’environnement. Leurs rôles, fonctions et propriétés sont ainsi au cœur de beaucoup de programmes de recherche scientifique et notamment celui de la chimie supramoléculaire. La reconnaissance des anions en solution par des récepteurs organiques est un phénomène complexe qui s’effectue par l’intermédiaire de liaisons non-covalentes de types liaisons hydrogène, de coordination, d’interactions de Van der Waals ou électrostatique. Alors que les cations ont une forme sphérique, les anions existent sous différentes formes géométriques (sphérique, linéaire, trigonale plan, tétraédrique…) ce qui demande un haut degré de complémentarité entre un anion et un récepteur pour obtenir un système de reconnaissance performant. Dans ce contexte, au travers d’une mise en œuvre synthétique simple, le laboratoire a développé une nouvelle famille de récepteur d’anions utilisant des systèmes pré-organisés conduisant à de fortes constantes d’association avec, principalement, des mono-anions de type halogénures.

Instrumentation utilisée : Analyse structurale : Résonance magnétique nucléaire (RMN), DRXm, spectrométrie de masse (HRMS). Mesures physico-chimiques : RMN, HRMS, spectrofluorimètre. Applications : détection et mesure (prévention), capture (dépollution) d’anions en milieux liquides (aqueux ou organiques). Pour en savoir plus : http://ism2.univ-amu.fr/equipes/Stereo_1.htm Contact : Olivier Chuzel, [email protected]

© Institut des sciences moléculaires de Marseille Poudre cristalline et représentation structurale du récepteur d’anion metaBIB obtenu en deux étapes de synthèse.

© Institut des sciences moléculaires de Marseille Structure DRXm du récepteur d’anion organique metaBIB complexant un anion bromure Br ‒ (en marron) au centre de sa cavité (représentation de Van der Waals).

NN

NN

NN

NN

BB Br

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Les enzymes, une source d’inspiration pour la chimie moléculaire, de la production d’éthylène au blanchiment de la peau

Au cours de l’évolution, les organismes vivants ont développé des machineries réactionnelles capables de transformer la matière organique en composés à haute valeur ajoutée pour leur propre développement, leur survie et leur évolution. Au cœur de ces machineries se trouvent les enzymes, catalyseurs d’une grande efficacité capables de transformer sélectivement la matière organique. Ces enzymes sont une source d’inspiration inépuisable pour les chimistes qui sont à la recherche de réactions toujours plus efficaces, sélectives, propres et respectueuse de l’environnement. Ce domaine s’appelle la chimie biomimétique et/ou bioinspirée. C’est une approche importante pour mieux comprendre et donc contrôler une activité enzymatique.

Au sein de l'Institut des sciences moléculaires de Marseille (Ism2) l'équipe BiosCiences étudie notamment une enzyme végétale, l’ACC oxydase, qui est impliquée dans la biosynthèse de l'hormone éthylène chez les plantes. Il s’intéresse également à la tyrosinase, enzyme humaine qui participe à la biosynthèse de la mélanine. Ce pigment protecteur de la peau est responsable de sa couleur. Bloquer l’activité enzymatique de cette enzyme est un enjeu considérable dans le domaine de la dermocosmétique. La tyrosinase est également une cible thérapeutique pour combattre le mélanome.

La cristallographie par DRXm est la méthode incontournable pour mener des recherches en chimie biomimétique et/ou bioinspirée. Elle est non seulement indispensable pour la résolution structurale des enzymes, mais également pour la construction moléculaire des modèles qu’elles inspirent.

Pour en savoir plus : http://www.biosciences.univ-cezanne.fr/biosCiences/Research.html Contact : Ariane Jalila Simaan, [email protected]

© Institut des sciences moléculaires de Marseille ACC Oxydase, biosynthèse de l’éthylène

© Institut des sciences moléculaires de Marseille

Stratégie pour le développement d’inhibiteurs de la Tyrosinase

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Synthèse et caractérisation de chromophores de type Corrole et Porphyrine.

Les Corroles et les Porphyrines sont des polyaza-macrocycles abondamment présents dans la nature. En effet, les Porphyrines sont souvent appelées « les pigments de la vie » du fait de leur rôle majeur dans l’hémoglobine et la chlorophylle. Les Corroles, quant à eux, sont les constituants de la vitamine B12. Ces molécules sont des chromophores, ce qui signifie qu’elles sont capables d’absorber très efficacement des longueurs d’onde du domaine spectral du visible et qu’elles possèdent donc une coloration intense. Un des atouts majeurs de ces molécules est qu’elles sont non seulement capables d’absorber sélectivement la lumière mais aussi de réémettre l’énergie absorbée par fluorescence. Cette propriété en fait des cibles de choix pour l’élaboration de cellules solaires photovoltaïques organiques et rend donc crucial la mise en place de méthodes de synthèses et de fonctionnalisation efficaces.

Les méthodes de fonctionnalisation à mettre en œuvre sont aussi variées que le nombre d’applications potentielles, telles que la thérapie photodynamique, l’élaboration de stockage de donnée organique par auto-assemblage sur surface et la création de cristaux liquides. Le design de ces chromophores pour ces applications est à chaque fois très spécifique et représente un grand défi scientifique, rendant cette chimie particulièrement riche et passionnante.

Instrumentation utilisée : Résonance Magnétique Nucléaire (RMN), Diffraction des rayons X (DRX), Spectrométrie de masse (HR-MS), Fluorimètre, Spectromètrie UV-Visible. Applications : Cellules solaires, thérapie photodynamique, stockage de données, cristaux liquides. Pour en savoir plus : http://ism2.univ-amu.fr/equipes/Chirosciences_1.htm Contacts : Silviu Balaban, [email protected] Rémi Plamont, [email protected]

© Institut des sciences moléculaires de Marseille Porphyrine en solution exposée à la lumière naturelle (photo de gauche) et sous irradiation UV (photo de droite).

© Institut des sciences moléculaires de Marseille Structure DRX sur monocristal d’une

tétraalkylporphyrine base libre.

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Année internationale de la cristallographie Le CNRS se mobilise

A l’occasion de l’Année internationale de la cristallographie, le CNRS se mobilise pour communiquer sur cette thématique interdisciplinaire par excellence, qui allie études fondamentales et applications dans les domaines de la physique, de la biologie, de la chimie, des mathématiques ou encore des sciences de la terre.

Des ressources et des outils ont donc été conçus et réalisés par les instituts concernés et la Direction de la communication et mis à la disposition des personnes souhaitant développer des actions de culture scientifique et technique.

Un site web évènementiel destiné à promouvoir les opérations réalisées durant toute l’année, les résultats scientifiques des équipes du CNRS et les ressources mises à disposition :

www.cnrs.fr/cristallo/

L’expo Cristal Ô ! : une exposition itinérante de 14 panneaux qui aborde les thèmes :

- Explorer l’organisation de la matière - Elaborer des cristaux sur mesure - Dompter les propriétés des cristaux ». La version imprimable est disponible sur demande à [email protected]. Des gabarits seront fournis pour permettre aux porteurs de projets d’enrichir l’exposition d’un volet régional ou local.

Une BD « Le labo : cristallographie » illustrée par Jean-Yves Duhoo, parue dans le magazine Spirou de février 2014, à feuilleter sur le site www.cnrs.fr/cristallo et sur demande pour utilisation en tiré-à-part auprès de [email protected], uniquement pour des opérations de culture scientifique du CNRS.

Page 46: Cristallographie - Marseille - CNRS

Trois films courts :

- Le cristal : un solide à facettes - La cristallographie, la matière révélée - Les cristaux, matériaux de demain

Ces clips, réalisés en partenariat avec l’UPMC, sont à visionner sur la plateforme Dailymotion du CNRS et à partager sur les réseaux sociaux.

Une sélection d’images sur le site de la photothèque du CNRS : http://phototheque.cnrs.fr à utiliser dans les outils de communication et autres supports et à commander sur le site de la photothèque.

Des articles sur le nouveau magazine de science en ligne du CNRS CNRSlejournal.fr

Des diaporamas rassemblant images et contenus scientifiques sur le thème de la cristallographie à retrouver sur le site : www.cnrs.fr/cristallo/

Des cartes postales, marque-pages, illustrant de magnifiques cristaux ou autres instruments de la cristallographie. Gabarit fourni sur demande à [email protected]

Un voyage de presse sera organisé fin mars afin de montrer la richesse des travaux menés dans les laboratoires marseillais du CNRS de physique, de chimie, de biologie, sur cette thématique.

Une brochure tout public à venir.

Page 47: Cristallographie - Marseille - CNRS

J’avais envie d’une physique qui se pratique à échelle humaine. » C’est pour cette raison que Pascale Launois s’est tournée, dans les ���������� ���� �� �������� ��� ������� �� la ������������������� Et qu’on la retrouve au-jourd’hui très engagée dans l’Année internatio-nale qui vient de démarrer, consacrée à cette �������� ����������� � !"����� ���������� �� ������ ��� ���#$%&� ���� �������� ��� ������ d’une trentaine de personnes au Laboratoire �� �������� ��� ������� '()&*1, à Orsay.

D’une discipline à l’autre+ /���� ���01/ �� �������� ��������� ������ sur la physique des particules, j’ai réalisé que les expériences engagent tellement de monde qu’il 2� ������ ��3���� �4�� ����� ��� ������ ���5���� ���6�7�7����� Je me suis donc tournée vers la phy-����� ��� �������� $�� �8��������� �� 9��� ���� quelques personnes, et nous pouvons, sans être théoriciens, interpréter nos résultats de manière �����9������ : Pascale Launois achève sa thèse ����; �� (�5�������� (���7<�������� '((<*2, = &������ ��4���� ������� ��22� ���������� ��� #$%& �������� 2��� ���� ����� &�� ���2���� travaux et sa thèse seront récompensés par la 2������� �� 5���>� �� #$%& ������ #4��� ���� �4�� ����� ������������ ���()&� �? ���� ��� 2���-������ ��������� ������ �@� ��4���� ��22���� à s’intéresser à la cristallographie et aux quasi-cristaux, une nouvelle organisation de la matière condensée, dans laquelle les atomes sont �������� 2���� = �� ��B������ ��� �������8� �� manière non périodique.

« À vrai dire, je ne suis pas cristallographe au sens strict : je n’ai jamais suivi de cours de cristal-lographie ni déterminé une structure cristalline. Mais je me suis intéressée aux outils de la cristal-lographie pour étudier la structure de la matière, ordonnée ou désordonnée, et les relations entre structure, organisation et propriétés physiques », explique-t-elle, avant d’ajouter avec enthou-siasme : « Au laboratoire, nous avons le plus grand ���� �� ��B�����2����� = �������F �� G������ :

Après les quasi-cristaux, la chercheuse s’est ������� ���� ��� 9���������� ��� ����25�����

de carbone qui ressemblent à des ballons de 9���5���� )���� ������ ��� ���>���� �4������� vers les nanotubes de carbone, des tuyaux ����� 6�� ��8 ���������� 2��������� + 0����� ����� ���� H4������ �4��� ���6��� ���� ��� ������5��� indique-t-elle. 1��� ���� � ������� ���� 9�����-ment, ce qui pourrait avoir des applications pour la désalinisation de l’eau. »

Avec son équipe de recherche, elle travaille également sur les imogolites, des nanotubes à 5��� �� ���2����2 '�� �� �������2* �� �4���2�-nium qui, contrairement aux nanotubes de car-bone, existent dans la nature, dans les sols volcaniques. « Ils sont dotés de propriétés

Pascale Launois,

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CRISTALLOGRAPHIEScience qui étudie l’organisation des atomes dans la matière pour en comprendre et en utiliser les propriétés.

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CNRS LE JOURNAL

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���� ��������� K���� ������� ��� ���� �������� ��� Q���S ���� ��� ���������� ������K� ������� piéger des métaux lourds dans les sols, et pour-raient stocker de l’eau, précise Pascale Launois. /��� �4������ �� &������� %���� �� �4T������� Laue-Langevin, à Grenoble, nous étudions, ����� ������� �� ��������� �� �4��� ���6��� ���� ces nanotubes, la manière dont elle y pénètre et leur dynamique. »

La goût de la transmissionAnimée par la passion de transmettre, la cher-cheuse consacre beaucoup d’énergie à l’organi-������� �W�� 9���X���� �� �4/���� �������������� �� la cristallographie. Elle en gère le site Web, avec �4���� �4�� �������� �� #$%&� Z��� <��������� �� l’IMPMC3� = )����� �� �4��� 2[2� 2��� = +��\������: pour l’occasion : + $��� ������� 2������ ��8 ���-diants et au grand public la richesse et la diversité de notre science et comme elle est vivante. »

En ce moment, elle prépare par ailleurs, « un ��� ��� 9�2����2� : ���������7�7����� ��� ���9�-����� �� ������������� ��� %������� G���S���� « cette chercheuse britannique qui a grandement contribué à la découverte de la structure de �4/0$ :� Également très impliquée avec ses étu-diants, + )������ (������ ��9��� ��� ������ �� sait toujours se rendre disponible, ������� 1�\�� )������� ������ ������ �� ��������� �� ()& après trois années de postdoctorat, dont deux passées à ses côtés. )��9���� �� ������ ����� �� ��� dire de prendre plus de temps pour elle. »

La chercheuse ne cède pourtant pas sur ses passions : karaté, randonnées, voyages lointains et lectures. Ainsi, il y a trois ans, elle est partie en G������� ���� ��� 2��� �� �4��� �� ��� ���8 6�����] + $��� ����� ��2�� ��� ���� ��� K�^� _#� H4�� �� gardé un souvenir extraordinaire. J’ai toujours eu ��� ������5�� 9���������� ���� �� `���� $���� : Une attirance que l’on retrouve dans son goût pour les polars de l’Islandais Arnaldur Indridason, ��� 9��� ������ �� ��� ������ �� ������� II

1. Unité CNRS/Univ. Paris-Sud. 2. Unité CNRS/CEA. 3. Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie (CNRS/UPMC/IRD/MNHN).

�e�uis le 6��an�ier, �arie�l�ne �eau�ais est irectrice e ca�inet u �rsi ent u CNRS, �lain �uchs. �u�ara�ant irectrice l�ue e la communication u CNRS, elle a t en�2012 char�e e mission au sein u ca�inet e la ministre e la Recherche �ene�i��e �ioraso.

�e la�oratoire Ceisam, iri� �ar �runo �u�oli, a re�u en �an�ier le tro�he In�i e l�inno�ation 2013. Ce la�oratoire e chimie molculaire est � l�ori�ine u ��t e �uator�e �amilles e �re�ets et e la cration e trois entre�rises.

�uator�e scienti��ues u CNRS, ont �atell �erthelot, �ont �artie es laurats�2013 es Consoli ator �rants, ce �ui en �ait l�or�anisme le �lus rcom�ens �ar l��RC lors e cet a��el, et m�me lors u !e�"CR� ans son ensem�le.

À l�a#che

Alain Fuchsreconduit à la présidence du CNRS

Lors du Conseil des ministres du 26 février, Alain Fuchs a été nommé président du CNRS pour

un second mandat de quatre ans. Ce chimiste a consacré ses travaux de recherche à la modélisation et à la simulation moléculaire des ���������� �������� � ����������� à l’université Pierre-et-Marie-Curie et directeur de recherche au CNRS. Jusqu’en 2010, il a dirigé l’École nationale supérieure de ��������������������� ������������ � le Laboratoire de chimie physique d’Orsay. Chevalier des Palmes académiques, il a été nommé chevalier de la Légion d’honneur. Durant son premier mandat, Alain Fuchs a rapproché le CNRS des universités et des grandes écoles pour concevoir une politique de recherche commune et participer à l’émergence des grands

sites universitaires de demain ; il a également fortement positionné l’organisme comme un acteur incontournable du programme des �����������������������������������nouvelle mandature, Alain Fuchs s’est donné trois principaux objectifs : renforcer la présence et la visibilité de la recherche française à l’international, créer les conditions du renouvellement des thématiques de recherche via l’interdisciplinarité, promouvoir et renforcer le transfert des résultats de la recherche. Très respectueux de la ��������������� � ������������!"� Alain Fuchs souhaite conforter la pérennité d’une institution dont les valeurs sont reconnues par le grand public : la recherche fondamentale désintéressée au service de l’accroissement des connaissances et de la prospérité du pays.

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HIVER 2014 N° 275

Le site de l’Année de la cristallographie www.aicr2014.fr

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À l’initiative de l’Assemblée générale des Nations unies, « consciente que la compré-

hension que l’humanité a de la nature matérielle du monde repose, en particulier, sur la connais-sance de la cristallographie », une année interna-tionale vient couronner le centenaire de cette discipline qui étudie l’organisation des atomes dans la matière. Cent ans : pourquoi se montrer aussi frileux et ne pas augmenter la mise jusqu’à… ����������� ��������IVe siècle avant notre ère : « Ce qu’il me faut essayer maintenant, c’est de vous faire voir la structure et l’origine de chacun de ces éléments. » L’invitation, formulée dans � ����� de Platon, introduit un sublime exercice de pensée sur la structure des éléments.

Une quête millénaireLa méditation platonicienne a traversé les siècles. En écrivant les premières lignes très ins-pirées des Atomes,������� ��������� ���� ���������fait encore écho : « Il y a vingt-cinq siècles peut-être, sur les bords de la mer divine, où le chant des aèdes venait à peine de s’éteindre, quelques philosophes enseignaient déjà que la matière changeante est faite de grains indestructibles… » ������! ��������"�� �������#� �$��%���&�'(�)demment pas. Mais, à ce moment-là, un point commun relie encore le philosophe au phy-sicien : ni l’un ni l’autre n’ont pu distinguer la structure de ces « grains ». Dans le cas de Platon, ���� �$���� �!������� ��*������� ���� ������ $ ��+ �� ��� (��$/ �0�+�� ��1��� �! �� ���2� il a écrit son ouvrage trop tôt. Le physicien Pierre-Gilles de Gennes l’a constaté a posteriori : « Il y a dans ce livre quelque chose qui se termine comme la vie de Moïse : avant l’entrée dans ���� �� ������ * »

Les portes du pays de Canaan commencent �� 1 ��"�+��(���� ������*�3����� ��4� ��5�6�(������ �� �� ���(�! �$ �� �7����0� �� ���8���9�����

!�1��$�������� �$�����6*��+���� ���(��� �� ����4� � �� ��� �;��44������<� �=�>�������? ��8�=� �����@��=�>���������B� �$ �=�� ��� �� �� ����+ 6-ploration de certaines structures cristallines telles que le diamant. Leurs travaux débouchent sur une loi de mesure des distances entre les plans atomiques, à laquelle ils ont laissé leur nom. La cristallographie moderne prend ainsi son envol, et ses pères connaissent une consécration immé-diate : le prix Nobel de physique est attribué à ��� �!<���������6�;��44� �����FH� ������ �����que les premiers d’une longue liste.

����0�������� �� �4�� � ���&��(������������$ �0�+���+�4���!+�� ��(��$� �$� ���@0� �����considérable que stimulante : en pénétrant la structure des matériaux, la cristallographie a ouvert un champ immense de connaissances. Et ce champ n’a fait que s’élargir à mesure de l’amé-����������! �4������ ���! ���8���9������! ����!�$��( �� �! ����( �� ����/�! �=�� �!�1��$-������� $�����0� � ��� ������0� �=�������+���! �de structures toujours plus complexes.

De la médecine à l’histoireJ ����$ �������! �$/ �$/ ���!�1��$� ���!��$�à tire-larigot avec des instruments toujours plus ���� �6*�3��0���!��������@����ils vont à Stockholm toucher � �����$��� � *��/��3�� � ��% �� �����$�������4���/� ��Eh bien oui, justement, elle est belle. Belle parce qu’elle se préoccupe de com-prendre ce qui se passe O�0�+��6�$��@��! ������-tière, et de répondre à des questions qui se posaient déjà lorsque résonnait le chant des aèdes.

Mais belle aussi quand elle tente d’alléger le far-deau qui pèse sur nos épaules. Car qui dit cristal-lographie dit aussi, et de plus en plus au cours des dernières décennies, nouveaux matériaux, environnement, traitements médicaux, électro-nique… et même connaissance du passé. Car la cristallographie est également une précieuse « auxiliaire » de l’histoire – les historiens n’ont O�����7���!���6�8 �6�=� ���1���������� 6 ��� ��un autre regard sur les découvertes archéolo-giques. Ne serait-ce que pour cette raison, elle ���������%� ��������� ���� ��������� ��II

de Platonà nos jours…

de Denis Guthleben,historien au CNRS

En pénétrant la structure des matériaux, la cristallographie a ouvert un champ immense de connaissances.

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LA CHRONIQUE

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MatièreCristallographie

La cristallographie, impossible de s’en passer!06.02.2014, par Mathieu Grousson

©CNRS Photothèque / C. FRESILLON

2014 a été proclamée Année internationale de la cristallographie. Mais en quoi consiste cette science, considérée comme « l’instrument

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le plus puissant pour l’étude de la structure de la matière » ? Une chose est sûre, la cristallographie, qui a déjà conduit à desapplications dans de nombreux domaines, est encore loin d’avoir révélé tout son potentiel.

La matière offre mille et un visages. Dont un, très prisé dans le monde entier : celui du cristal. Dans ce dernier, les atomes ou molécules s’organisent selon un motifélémentaire qui se répète à intervalle régulier, périodiquement comme disent les scientifiques, ce qui les dote de propriétés bien particulières. « Médicaments, alliagespour l’aéronautique, composants électroniques, matériaux géophysiques… Les cristaux sont partout », assure Sébastien Pillet, du laboratoire Cristallographie, résonancemagnétique et modélisations , à Nancy, et chargé de mission à l’Institut de physique du CNRS.

La science qui leur est consacrée, la cristallographie, permet donc d’élaborer de nouveaux matériaux à la structure et aux propriétés toujours plus complexes. Mais elleest surtout sans égal pour explorer la matière ! En effet, lorsqu'elle se présente dans un état ordonné comme celui du cristal, la matière se laisse scruter grâce à unformidable outil : la diffraction. Il va sans dire que ce talent intéresse des scientifiques d'horizons bien différents, et connait aujourd'hui des applications dans denombreuses disicplines allant de la biologie à la chimie...

Une discipline en plein essor depuis cent ans

L’essor de la cristallographique remonte à 1912 [9], lorsque le physicien Max von Laue comprend que l’on peut déterminer la distance entre les atomes d’un cristal, etdonc sa structure, en le bombardant de rayons X. De fait, lorsqu’un cristal est irradié par un faisceau, celui-ci « rebondit » sur les atomes dans toutes les directions.Or, selon la manière dont ces derniers sont disposés, ils se recombinent de manière à faire apparaître, sur le détecteur, un motif de taches caractéristiques despositions relatives des atomes entre eux. Autrement dit, de la structure du matériau considéré. Ainsi, dès 1913, les Bragg, père et fils, déterminent la structurecristallographique du diamant et du chlorure de sodium, et posent les bases de la discipline.

Mais ce n’est qu’un début tant les développements qui suivent permettront l’élucidation de structures toujours plus complexes. Symbole de cette plongée au cœur de lamatière : la découverte, en 1953, de la structure en double hélice de l’ADN par Francis Crick et James Watson. Comment ? En analysant un cliché de diffraction d’unefibre d’ADN obtenue par la biologiste Rosalind Franklin. Ou encore l’élucidation de la structure du ribosome, gigantesque assemblage de protéines et d’ARN quisynthétise les protéines au sein de la cellule, qui a valu le prix Nobel de chimie 2009 à ses auteurs.

Grâce à la cristallographie, Venkatraman Ramakrishnan, Ada E. Yonath et Thomas A. Steitz ont réussi à élucider la structure du ribosome et ainsidécroché le prix Nobel de chimie 2009.

©The Nobel Foundation / U. MONTAN

Médicaments,alliages pourl’aéronautique,composantsélectroniques,matériauxgéophysiques…Les cristauxsont partout.

Une chose est sûre, les biologistes sont parmi les plus gros utilisateurs de la cristallographie. Certes, la matière vivante ne se présente pas sous forme cristalline. Mais

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les techniques de biochimie permettent de synthétiser des cristaux à partir de ses constituants élémentaires (ADN, ARN, protéines…), dont on peut alors déterminer lastructure par diffraction de rayons X. « Or la structure d’une molécule biologique est à l’origine de sa fonction, explique Jacqueline Cherfils, du Laboratoired’enzymologie et biochimie structurales du CNRS, à Gif-sur-Yvette. D’où le rôle central de la cristallographie dans notre discipline. » Par exemple, en 2013, le groupede cette chercheuse a déterminé la structure des protéines qui permettent à la bactérie responsable de la légionellose de se jouer des défenses immunitaires d’unecellule infectée. « En élucidant ces structures, nous avons révélé des aspects clés des processus biochimiques en jeu qui peuvent inspirer des approchesthérapeutiques », précise la biologiste.

La structure de cette enzyme de Legionella pneumophila a été déterminée à partir de données de diffraction des rayons X collectées ausynchrotron Soleil.

©LEBS / V. CAMPANACCI, J. CHERFILS

À la base de nouveaux matériaux

Autres adeptes de la cristallographie : les chimistes. « Je ne connais pas un laboratoire de chimie qui ne dispose pas de moyens de diffraction X. Et toute publicationsur une espèce chimique se doit aujourd’hui de présenter la structure de la molécule étudiée », résume simplement Jean-Claude Daran, du Laboratoire de chimie decoordination du CNRS, à Toulouse. À cet égard, la façon dont Gérard Férey, [12] médaille d’or du CNRS en 2010, a mis au point ses matériaux « mésoporeux »,caractérisés par la présence en leur sein de pores dans lesquels on peut loger différentes espèces chimiques, est exemplaire. Comme l’explique Sébastien Pillet, « c’esttypique d’une démarche dans laquelle le lien entre la topologie de ces matériaux, présentant des cavités ou des canaux plus ou moins alignés, et leurs propriétésd’adsorption de différentes molécules – médicaments, gaz… – a été établi grâce à l’outil cristallographique ».

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Ce diffractomètre de rayons X permet d’étudier la structure de la matière, et notamment des cristaux, à l’échelle atomique et moléculaire.

©CNRS Photothèque / Kaksonen

Un outil qui, depuis les découvertes du début du siècle dernier, a été métamorphosé. D’abord du fait de l’évolution des moyens expérimentaux. Ainsi, aux rayons X sesont adjoints les électrons dans les années 1930, puis les neutrons dans les années 1940, comme sondes de la matière. Sans oublier le développement des sourcessynchrotrons, instruments permettant d’obtenir des faisceaux X ultra-énergétiques et très intenses, dont Soleil, inauguré en 2006 à Gif-sur-Yvette, est un représentantde la dernière génération. Mais aussi du fait d’une évolution constante des méthodes d’analyse. Ainsi, Herbert Hauptman et Jerome Karle ont, par exemple, partagé leprix Nobel de chimie en 1985 pour la mise au point des méthodes dites directes, qui permettent d’extraire plus d’informations à partir des signaux de diffraction. Jean-Claude Daran précise : « L’évolution est telle en chimie que l’on obtient en moins d’une heure aujourd’hui ce qui demandait plusieurs jours il y a trente ans. »

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Au cours d’une collecte de données, plusieurs centaines d’images de ce type peuvent être enregistrées avec un diffractomètre.

©LAC2 / LCC

Une avancée obtenue à grand renfort de physique et de mathématiques, qui illustre à merveille le caractère éminemment interdisciplinaire de la cristallographie. Demême que la découverte des quasi-cristaux par Dan Shechtman en 1982, lors d’expériences de diffraction électronique sur des composés métalliques. Une mise enévidence à laquelle a également contribué Denis Gratias, du Laboratoire d’étude des microstructures , à Châtillon. Quasi-cristaux ? Des matériaux à la fois ordonnéscomme un cristal et pourtant non périodiques comme le sont les matériaux désordonnés… Découverte qui a obligé à remettre en cause la notion mathématique desymétrie cristalline, de même qu’à inventer de nouveaux outils théoriques pour étudier leur structure et leurs propriétés.

Les défauts des cristaux, véritable mine d’or

Avec le temps, la cristallographie s’est donc bel et bien abstraite du seul univers des cristaux. Mais pas complètement. Comme le rappelle Sébastien Pillet, « le siliciumqui est à la base de toute l’industrie électronique et photovoltaïque représente 60 % de la production de cristaux dans le monde. Et c’est l’objectif de nombreuxlaboratoires de parvenir à des cristaux de silicium présentant des caractéristiques toujours meilleures ». Du reste, c’est à travers le façonnage de cristaux toujours pluspurs que les spécialistes entrevoient les futures applications dans le domaine des lasers et de l’optique.

Il n’empêche, de nombreux matériaux sont également intéressants de par leur écart avec la pureté cristalline. Soit parce qu’on y a inséré des défauts, c’est-à-dire desespèces chimiques étrangères en faible quantité qui s’intègrent tant bien que mal dans le réseau cristallin de base, soit parce que ce réseau même présente desdislocations, des joints de grains ou des macles, bien connus par exemple des métallurgistes. Ainsi, le contrôle des défauts dans certains oxydes est à l’origine de leurpropriété de supraconduction – c’est-à-dire de conduction du courant électrique sans la moindre résistance – à haute température.

Quant aux dislocations, ce sont elles qui confèrent leur solidité aux alliages et sont de ce fait les meilleures alliées des matériaux légers de l’automobile ou del’aéronautique du futur. « Bien souvent, c’est désormais l’écart à la perfection, le désordre et la complexité qui intéresse pour la conception de nouveaux matériaux »,confirme Marc de Boissieu, du Laboratoire de science et ingénierie des matériaux et procédés , à Grenoble. Par exemple, pour la conception d’électrodes de batterie ou

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les têtes de lecture de nos joujoux électroniques. Le scientifique ajoute : « Le rêve ultime d’un cristallographe serait de parvenir à déterminer à l’avance la compositionet la structure que doit avoir un matériau en fonction d’une propriété requise ! »

Les panneaux photovoltaïques sont souvent fabriqués à partir de cristaux de silicium. Ici, une partie du bâtiment Adream, au Laboratoire d’analyseet d’architecture des systèmes, à Toulouse.

©CNRS Photothèque / C. FRESILLON

Déterminer la structure des planètes

Cette démarche s’apparente à celle des spécialistes en science de la Terre, pour déterminer la structure interne des planètes, par définition inaccessible. Pour la Terre,ils disposent de certaines propriétés telles que la densité, la vitesse des ondes sismiques ou l’intensité du champ magnétique. Leur travail consiste alors à synthétiseren laboratoire des composés ayant les mêmes propriétés une fois placés dans les conditions de température et de pression censées régner dans les profondeursplanétaires. « Par exemple, au milieu des années 1980, des sismologues ont montré qu’au sein du noyau ferreux de notre planète, les ondes sismiques se propageaientplus rapidement le long de l’axe de rotation que dans les autres directions, raconte Guillaume Fiquet, de l’Institut de minéralogie, de physique des matériaux et decosmochimie . Il a donc fallu confirmer que les cristaux de fer présents dans la graine terrestre pouvaient effectivement avoir une structure autorisant ce phénomène.Et leur structure a été déterminée il y a quatre ans par une équipe japonaise qui a réussi à recréer et maintenir les conditions du noyau, soit 60 gigapascals et5 000 °C, tout en couplant leur expérience à une source de rayonnement synchrotron. »

Pour identifier la structure interne des planètes géantes ou de certaines planètes extrasolaires plus massives que la Terre, il faudra faire encore mieux, ce dont seulesdes expériences où une impulsion brève d’un laser surpuissant, type laser mégajoule, engendre une onde de choc à travers un échantillon sont capables. « Et il fautqu’un flash de rayons X traverse le matériau au même moment pour avoir accès aux propriétés pertinentes que sont structure et densité ! », ajoute le scientifique.

Les autres disciplines concernées par les méthodes cristallographiques ne seront pas non plus en reste de nouveaux moyens. Ainsi, l’un des nouveaux horizons de ladiscipline est le laser à électrons libres, dont il n’existe actuellement que deux exemplaires dans le monde, aux États-Unis et au Japon, plus un troisième enconstruction, à Hambourg, en Allemagne. « C’est la source de rayonnements X du futur, détaille Marc de Boissieu. De quoi délivrer des impulsions X ultra-brillantes et

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ultra-courtes qui permettront d’accéder à la dynamique des protéines ou celle de transitions entre différentes structures au sein d’un matériau. » Et observer lastructure de la matière en mouvement. D’un mot, parfaire l’image que nous nous faisons de ses mille et uns visages.

Notes

URL source: https://lejournal.cnrs.fr/articles/la-cristallographie-impossible-de-sen-passer

Unité CNRS/Univ. de Lorraine.Unité CNRS/Onera.Unité CNRS/INP/UJF.Unité CNRS/UPMC/IRD/MNHN.

1.2.3.4.

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« Ce que je dois à la cristallographie »

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MatièreCristallographie

« Ce que je dois à la cristallographie »06.02.2014, par Denis Delbecq

Le pharmacochimiste Patrick Couvreur

©CNRS Photothèque / C. ANAYA-GAUTIER

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« Ce que je dois à la cristallographie »

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Trois scientifiques, Patrick Couvreur, Gérard Férey et Philippe Walter, nous racontent comment la cristallographie, bien qu’elle ne soitpas au cœur de leurs recherches, s’est avérée d’une aide précieuse dans leurs travaux.

« Progresser plus vite dans la mise au point de nano-médicaments »

Patrick Couvreur est professeur à l’université Paris-Sud et responsable de l’équipe Nouvelles stratégies de ciblage appliquées au cancer au sein de l’Institut Galien , àChâtenay-Malabry. Il a reçu en 2012 la médaille de l’innovation du CNRS.

« Nous élaborons des nano-médicaments. Ce sont des particules d’une centaine de nanomètres qui piègent le principe actif pour le conduire jusqu’à sa cible, parexemple les cellules d’une tumeur résistante du foie. C’est pour cette indication qu’un de nos nanomédicaments vient d’entrer en essai clinique de phase III. Cetteencapsulation de la molécule active permet de prolonger sa durée de vie dans l’organisme, en évitant qu’elle ne soit éliminée trop rapidement, notamment par lesmacrophages du système immunitaire. De plus, le nano-vecteur peut jouer le rôle d’une clé biochimique capable d’ouvrir les portes de la cellule pour y faire pénétrer lamolécule active. Nous avons observé que ces deux fonctions, et donc l’efficacité thérapeutique, sont intimement liées à la structure supramoléculaire du nano-vecteur.C’est pour cela que nous avons souvent recours à la cristallographie. Grâce à la cryo-microscopie électronique [Technique de microscopie dans laquelle l’échantillon estrefroidi à des températures cryogéniques (celles de l’azote liquide).] et à la diffraction des rayons X, nous avons pu mettre en évidence une relation entre la structureou la géométrie de nos particules et leur efficacité pharmacologique. Cela nous permet de progresser plus vite dans nos recherches en déterminant si telle ou telleforme mérite ou pas d’être étudiée de manière plus approfondie au niveau de la cellule ou de l’animal. »

« La cristallographie montre que la nature privilégie souvent le beau »

Gérard Férey, chimiste spécialiste des matériaux poreux, est académicien et professeur émérite à l’université de Versailles. Il a reçu en 2010 la médaille d’or du CNRS.

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Le chimiste Gérard Férey

©CNRS Photothèque / F. PLAS

« Déterminer une structure est un combat permanent entre la matière et notre intelligence, aidée en cela à la fois par les expériences de diffraction [Phénomène quise produit lorsque les rayons lumineux effectuent une déviation en rencontrant un obstacle. La diffraction permet d’étudier la structure des matériaux à l’échellenanométrique et sub-nanométrique.] des rayons X, des neutrons ou des électrons. Si les rayons X et les neutrons ne donnent qu’une structure moyenne, seule ladiffraction des électrons permet d’accéder aux défauts structuraux dans les solides, défauts qui sont souvent à l’origine des propriétés physico-chimiques d’un matériau.À cause de développements technologiques performants, la cristallographie est souvent – et à tort ! – considérée aujourd’hui comme une technique presse-bouton,alors qu’elle reste une science, la seule capable d’expliquer les origines structurales de ces propriétés. De ce point de vue, elle est absolument indispensable auxprogrès de la chimie, de la physique et de la biologie. J’en ai fait un outil privilégié pour mes études sur les matériaux poreux qui piègent le dioxyde de carbone ou desmédicaments dans des endroits précis de la structure. Même si, mathématiquement, on peut trouver plusieurs solutions possibles au calcul de la structure, il esttroublant de constater que c’est l’arrangement le plus esthétique qui correspond à la solution physique, parce que la nature semble souvent privilégier le beau. »

« Un outil indispensable pour l’histoire des arts »

Philippe Walter dirige le Laboratoire d’archéologie moléculaire et structurale , à Ivry-sur-Seine. Il a reçu en 2008 la médaille d’argent du CNRS.2

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Le chimiste Philippe Walter

©CNRS Images / Cinaps TV

« Au I er siècle, Pline l’Ancien disait que tous les blancs de plomb, la céruse, ne se valaient pas et que le meilleur provenait de l’île de Rhodes. Léonard de Vinci avaitconscience de cette diversité, puisqu’il utilisait différentes céruses sur un même tableau en fonction de l’effet recherché, pour un ciel ou un visage par exemple. Pour lemaquillage, les Égyptiens broyaient la galène, un sulfure de plomb, en fonction du rendu de noir désiré : de gros cristaux donnent des reflets métalliques quand lespetits sont mats. C’est la structure cristalline de ces pigments et leur forme à l’échelle du micromètre qui sont à l’origine de leurs couleurs, conditionnant la manièredont ils absorbent ou réfléchissent la lumière. La cristallographie est donc indispensable aux recherches historiques sur les techniques et matériaux utilisés par lesartisans et les artistes. Au laboratoire, nous fabriquons depuis sept ans des diffractomètres X portables, et c’est une vraie révolution : nous pouvons étudier lestableaux dans les musées ou des manuscrits dans une bibliothèque, sans les déplacer et sans faire de prélèvements ! La cristallographie nous permet aussi d’étudier levieillissement des matériaux pour remonter à leur couleur d’origine ou pour apprendre à mieux à les préserver : les fresques noircies de Pompéi étaient d’un beaurouge, et les tournesols de Van Gogh d’un jaune beaucoup plus vif ! »

Notes

URL source: https://lejournal.cnrs.fr/articles/ce-que-je-dois-a-la-cristallographie

Unité CNRS/Univ. Paris-Sud.Unité CNRS/UPMC.

1.2.

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Mille et une manières de scruter la matière

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MatièreCristallographie

Mille et une manières de scruter la matière06.02.2014, par Denis Delbecq

Sélection de cristaux sous une loupe pour une expérience de diffraction.

©CNRS Photothèque / Kaksonen

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Mille et une manières de scruter la matière

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Il y a de multiples façons de faire de la cristallographie, autrement dit de scruter la matière sous toutes ses formes. Petit tour d’horizondes techniques qui ont déjà fait leurs preuves et de celles qui s’annoncent prometteuses.

Cristaux, poudres, surfaces… Les substances naturelles ou artificielles prennent de multiples formes. Avec un point commun : pour comprendre et améliorer leurspropriétés physiques, chimiques ou biologiques, il faut mesurer leur structure avec précision. Il y a un siècle, les physiciens ne pouvaient étudier que des cristaux, unarrangement d’atomes bien ordonnés. Les progrès de la cristallographie ont été tels qu’aujourd’hui ils peuvent scruter la matière sous presque toutes ses formes.

Des instruments dans les labos

« Le graphite et le diamant sont tous les deux constitués de carbone pur, explique Philippe Deniard, de l’Institut des matériaux de Nantes Jean-Rouxel . Mais leurorganisation différente à l’échelle atomique leur donne des propriétés opposées : le graphite est noir, mou et conducteur électrique, tandis que le diamant esttransparent, dur et isolant. » On comprend l'intérêt d'étudier les arrangements atomiques... Pour cela, les physiciens utilisent une lumière ou onde électromagnétiqueparticulière, les rayons X. Pourquoi eux ? Parce qu'ils sont caractérisés par une longueur d’onde proche de la distance qui sépare les plans atomiques dans les solides,qui se mesure en angström . Cela provoque une interaction entre les ondes et le nuage d’électrons des atomes, et un phénomène baptisé diffraction.

Expérience de diffraction avec un cristal installé dans l’instrument à gauche, derrière la vitrine.

©CNRS Photothèque / C. FRESILLON

« Quand on peut disposer d’un monocristal, c'est-à-dire d'un solide formé d’un seul cristal, la diffraction des rayons X donne un cliché en 3D qui permet de remonterà l’arrangement tridimensionnel des atomes. C’est donc la méthode de choix, explique Philippe Deniard, qui conçoit des matériaux dotés de propriétés optiques bienprécises. Mais souvent, on doit travailler sur des poudres dont les petits cristaux sont orientés dans toutes les directions. Cela conduit à un cliché en une dimension oùcertains points lumineux se superposent, ce qui rend la détermination de la structure plus délicate. » Pour produire les rayons X, les spécialistes de la cristallographie disposent principalement du diffractomètre de laboratoire : dans un tube sous vide, un filament chaufféémet des électrons qui sont accélérés par une tension électrique de plusieurs dizaines de milliers de volts, avant d’être brutalement freinés par la collision avec uneplaque métallique, en émettant des rayons X. Cet appareil possède une grande précision en longueur d’onde, mais cette dernière est fixe. « C’est suffisant pour réaliser

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99 % des analyses cristallographiques, précise Philippe Deniard. Pour le 1 % restant, et après avoir justifié pourquoi c’est nécessaire, on peut avoir accès à un groséquipement, le synchrotron. Outre l’intensité élevée de son faisceau, il permet d’accorder la longueur d’onde et ainsi de distinguer la position de certains atomes dontla signature serait quasi identique avec un diffractomètre de laboratoire. »

Le synchrotron, temple de la cristallographie

Le synchrotron est aujourd’hui le Graal de la cristallographie. C’est un accélérateur de particules circulaire dans lequel des électrons tournent. « Comme leur trajectoireest courbée, ils émettent un rayonnement X très intense », explique Sylvain Ravy, de Soleil, l’un des deux grands synchrotrons installés en France, avec l’ESRF , àGrenoble. Le physicien étudie notamment les matériaux des batteries au lithium pendant la charge et la décharge. Il est responsable de Cristal, l’une des 26 « lignes delumière », réparties sur les 354 mètres de circonférence de Soleil, qui permettent autant d’expériences en simultané.

Vue aérienne du synchrotron Soleil, à Gif-sur-Yvette.

©Synchrotron Soleil - L. PERSIN/CAVOK Production

Sur une autre ligne, ses collègues Michèle Sauvage, directrice de recherches émérite au CNRS et Yves Garreau, professeur à l’université Paris-Diderot, étudient dessolides cristallins sous ultravide en les éclairant de manière rasante. « On observe ainsi, précise Michèle Sauvage, la surface séparant le matériau du vide. Elle connaîtune organisation atomique différente de celle du volume et joue un rôle clé dans les propriétés de certains matériaux, notamment pour les composants semi-conducteurs de l’industrie électronique. » Des travaux impossibles à réaliser avec un diffractomètre à rayons X de laboratoire, de dix ordres de grandeur moinspuissant. « Comme on ne regarde que les premières couches d’atomes, le signal est très faible, il faut donc une source très intense », justifie Yves Garreau.Parallèlement, les progrès de la modélisation et des moyens de calcul ont décuplé la capacité d’analyse des cristallographes. « On peut étudier des structures avec untrès grand nombre d’atomes, ce qu’on ne pouvait pas faire il y a encore vingt ans », se réjouit Michèle Sauvage.

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Image de diffraction d’un grain d’or de quelques centaines de nanomètres obtenue grâce au synchrotron Soleil.

©N. VAXELAIRE

À l’Institut de minéralogie, de physique des matériaux et de cosmochimie , à Paris, Catherine Vénien-Bryan, professeur à l’université Pierre-et-Marie-Curie, se penchesur un tout autre genre de matériau, biologique celui-là : « J’étudie les protéines des membranes cellulaires. Elles tiennent un rôle essentiel dans la communicationentre les cellules et peuvent être des cibles thérapeutiques. » Elle associe deux techniques : la diffraction des rayons X et l’imagerie par microscopie électronique.« Elles donnent des informations complémentaires sur la structure à haute résolution en 3D d’une protéine, qui sont essentielles pour comprendre sa fonction. »L’imagerie par microscopie électronique bénéficie de progrès spectaculaires, grâce à la détection directe d’électrons. « Elle permet de gagner en résolution et doncobserver des détails moléculaires très fins. Si on trouvait le moyen de les étudier à haute résolution in vivo, et non plus congelées comme on le fait aujourd’hui sous lemicroscope, on pourrait suivre leur dynamique en direct et décrypter le fonctionnement et la régulation fine de ces protéines. Des développements sont en cours, maisil faudra encore du temps pour exploiter ces avancées technologiques. »

Les pistes de la résonance magnétique nucléaire et du laser

L’avenir, Francis Taulelle, chercheur à l’Institut Lavoisier de Versailles , le voit aussi dans une autre méthode, la résonance magnétique nucléaire (RMN), dans laquelleun puissant champ magnétique vient solliciter les noyaux des atomes, et non plus leurs électrons. « La RMN permet en particulier de voir les arrangements d’atomestrès légers, notamment l’hydrogène, qui interagissent peu avec les rayons X. » Un atout partagé par la diffraction de neutrons, une autre technique qui repose surl’interaction de ces particules avec les noyaux atomiques, mais qui est peu répandue en raison des lourdes installations qu’elle requiert. Moins contraignante, la RMN estadaptée, entre autres, à l’étude des molécules pharmaceutiques et biologiques.

L’une des difficultés posées par la diffraction à rayons X vient de ce que l’on mesure : « Contrairement à la microscopie, ce n’est pas l’image directe du matériau quiest obtenue, mais un cliché de spots lumineux dont on ne connaît que l’intensité », précise Philippe Deniard. L’accès au déphasage des ondes conduisant à cesdifférents spots serait une information considérable. L’outil qui le permet est bien connu des spécialistes de l’optique, il s’agit du laser. « On ne sait pas hélas concevoirdes lasers à rayons X avec les méthodes utilisées pour la lumière », regrette Sylvain Ravy. Dans les sources à rayons X classiques – tube ou synchrotron – les rayons

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sont émis de manière indépendante par chacun des électrons, et non de manière coordonnée – cohérente, disent les spécialistes – comme dans un laser.

Tunnel du futur laser European XFEL, actuellement en construction en Allemagne.

©DESY 2013

Mais, en 2009, des scientifiques de l’université de Stanford ont modifié un ancien accélérateur de particules linéaire de 3 kilomètres de long pour en faire un « laser àélectrons libres », produisant un rayonnement X cohérent. Une source qui se paie au prix fort, puisque le laser European XFEL de 3,4 km de long en construction enAllemagne est estimé à plus d’un milliard d’euros. « Mais ces sources émettent des séries de très brèves impulsions de rayons X », se réjouit Sylvain Ravy. Un véritablestroboscope qui sera un jour capable de déterminer des structures en 3D avec une précision inégalée, tout en nous renseignant sur les mouvements des atomes aucours du temps. Rêve de cristallographe, le laser à rayons X est une porte qui s’ouvre sur la quatrième dimension.

Notes

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Unité CNRS/Univ. de Nantes.1 Å vaut 1 dix-milliardième de mètre.European Synchrotron Radiation Facility.Unité CNRS/UPMC/IRD/MNHN.Unité CNRS/UVSQ.

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Voyage de presse Cristallographie - Marseille – 24 et 25 mars 2014

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De nombreuses manifestations sont prévues au niveau international et national et l’ACAM souhaite saisir cette chance unique de mettre en avant la cristallographie en région Provence-Alpes-Côte d’Azur afin de montrer le dynamisme et le savoir-faire des acteurs régionaux de la discipline, participer activement à la mise en place de la diffusion de la connaissance de la matière qui nous entoure, aider à la fermentation de la passion pour les mystères que celle-ci recèle, susciter des vocations scientifiques auprès du grand public et des jeunes générations, en milieu urbain, dans les quartiers défavorisés ou encore en milieu rural.

L’ACAM, sous le haut patronage de Madame Geneviève Fioraso, Ministre de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche, est soutenue par l’Université Aix-Marseille, le CNRS, la Région Provence-Alpes Côte d’Azur, l’Association Française de Cristallographie AFC et tous les acteurs majeurs de cette année internationale de la cristallographie IYCr2014, le comité de pilotage de l’AICr2014, et l’UNESCO.

Pour en savoir plus : http://acam.cristal-provence.fr/

Contacts : Gerlind Sulzenbacher, présidente de l’ACAM [email protected], 04 91 82 55 66 Florence Vincent, chargée de communication de l’ACAM [email protected], 04 91 82 55 66

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CNRSDélégation Provence et Corse31, Chemin Joseph Aiguier13402 Marseille Cedex 20

Crédits photos :Centre Camille Jullian, AMU / CNRSCNRS / Nicolas EMMANUELLI

Chiffres clés

LE PAYSAGE DE LA RECHERCHE EN PROVENCE ET CORSE

Le CNRS contribue à la structuration territoriale de la recherche en Provence et Corse en s’impliquant au côté des universités (Aix-Marseille Université, université de Corse, université d’Avignon), des grandes écoles (Centrale Marseille, IEP d’Aix-en-Provence…) et des autres organismes de recherche (Inserm, CEA, IRD...).

La délégation travaille étroitement avec l’Etat en région (délégation ré-gionale à la recherche et à la technologie Provence-Alpes-Côte-d’Azur - DRRT PACA) et les collectivités territoriales (Conseil régional Pro-vence-Alpes-Côte d’Azur, conseil général des Bouches-du-Rhône...).

L’organisme fonde sa stratégie de développement sur des partenariats actifs, notamment industriels avec des PME et de grands groupes (Total SA, Thales, Siemens, EDF, Veolia…).Il est impliqué dans 8 pôles de compétitivités (SCS, Mer PACA, Eurobiomed, Risques, Optitec, Capenergies, Pegase, PASS) ainsi que dans des structures diverses : le GIP « Cancéropôle PACA », l’incuba-teur IMPULSE, le RTRS « Infectiopôle Sud » et des associations telles que Grand Luminy Technopôle.

39 projets à participation du CNRS déposés dans le cadre des inves-tissements d’avenir ont été retenus pour un montant total de 10 M €.Le potentiel régional est valorisé avec notamment 19 laboratoires d’excellence, 10 équipements d’excellence, 4 infrastructures.

Le CNRS est membre fondateur du projet d’initiative d’excellence A*MIDEX doté de 7,7 Mds € qui vise à faire émerger à moyen terme une université à visibilité mondiale tant au niveau de ses activités de recherche et de formation que par ses modalités d’organisation et procédures de décision stratégiques et opérationnelles.Il est également actionnaire de la société d’accélération du transfert de technologie Sud-Est (SATT Sud-Est). Il est aussi membre fondateur de Méditerranée Infection, le seul institut hospitalo-universitaire dédié spécifiquement à la recherche en maladies infectieuses et tropicales et à la microbiologie clinique en France.

2 431 personnels :851 chercheurs1 045 ingénieurs et techniciens 126 doctorants et post-doctorants409 personnels temporaires*

98 unités de recherche et de service*

41 brevets déposés pour la période 2011-2013170 contrats industriels en cours en 2013

*source : Labintel 01/01/2013

Le CNRS décerne chaque année sa médaille d’or et ses médailles de l’innovation et d’argent à des cher-cheurs de renommée internationale. Il récompense de jeunes chercheurs prometteurs avec la médaille de bronze. Il distingue enfin avec le « Cristal » des ingénieurs et techniciens pour leur contribution à l’avancée des savoirs et des découvertes scientifiques.

LES TALENTS 2013 DU CNRS EN PROVENCE ET CORSE

Alain Ghio, laboratoire parole et langage (LPL), Cristal

Jean-Pierre Cachemiche, centre de physique des par-ticules de Marseille (CPPM), Cristal

Budget consolidé 2012 :209 M € dont 77% de subvention d’Etat

Projet « Prôtis ». Maquette de la réplique navigante du bâteau grec archaïque du VIe s.av.J.C « Gyptis »

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UNE DÉLÉGATION AU SERVICE DE VOTRE RÉGION Le délégué régional assure la représentation du CNRS dans sa circonscription et dirige la délégation régionale. Dans le cadre de la stratégie de l’établissement, il coordonne l’action du CNRS en région auprès des parte-naires, des directeurs d’unité, des personnels des unités et des services. Au niveau de sa circonscription, il est le seul à avoir capacité à engager le CNRS auprès des tiers.

Animateur de la communauté scientifique sur son territoire, il travaille en partenariat étroit avec les établissements d’enseignement supérieur et de recherche, les collectivités locales et les acteurs du monde économique.

Dans ce contexte, les services de la délégation régionale apportent l’appui nécessaire aux unités de recherche et de service de la circons-cription : gestion administrative et financière, ressources humaines, patrimoine, contrats de recherche notamment.

Avec le directeur scientifique référent* (DSR), il participe à l’émer-gence sur le plan national et international de grands sites universi-taires alliant enseignement supérieur et recherche de haut niveau. Ce binôme négocie avec les universités, les grandes écoles et les autres organismes la mise en œuvre d’une politique scientifique de site concertée – il porte donc la parole de la direction du CNRS auprès des partenaires en région.

* Cette fonction est assurée par les directeurs d’institut du CNRS.

LE POTENTIEL SCIENTIFIQUE

La délégation couvre 2 régions administratives dont 6 départe-ments : Alpes de Haute-Provence, Hautes-Alpes, Bouches-du-Rhône, Vaucluse, Haute-Corse et Corse-du-Sud.

Les unités du CNRS en Provence et Corse sont principalement implan-tées dans les Bouches-du-Rhône sur les sites universitaires (Aix-en-Provence, Marseille, Etoile, Centre, Timone, Luminy…) et hospita-liers (Hôpital de la Timone, hôpital Nord, institut Paoli-Calmettes). Le CNRS dispose d’un campus propre à Marseille - le campus Joseph Aiguier - où sont hébergés des laboratoires ainsi que les services administratifs de la délégation.La quasi-totalité des unités est mixte, c’est à dire en responsabilité partagée avec les établissements d’enseignement supérieur et de recherche partenaires.

Dans la région, les laboratoires du CNRS bâtissent des savoirs dans tous les domaines de la recherche, de la chimie aux sciences humaines et sociales en passant par la physique, les sciences biologiques ou les mathématiques. Tous les instituts du CNRS sont représentés. Deux disciplines prédominent toutefois : les sciences humaines et so-ciales et les sciences biologiques.

Le territoire bénéficie de grands équipements et de très grandes infrastructures de recherche : le téléscope sous-marin Antares, le spectromètre de masse par accélérateur Aster, Adonis pour assurer l’accès et la préservation des données numériques produites par les sciences humaines et sociales...

Délégation | Provence et Corse« … L’engagement du CNRS dans l’émergence de véritables politiques scientifiques de sites est une priorité. »Alain Fuchs

Younis Hermès, délégué régional Provence et Corse

MARSEILLE

www.provence-corse.cnrs.fr

CORTE

AIX-EN-PROVENCE

Campus Joseph Aiguier, Marseille