Mars 2008 - n°130

Zoom sur les laboratoires de l’ICN

Lors d’un précédent article, nous vous avions présenté de manière générale l’organisation de l’Institut de Chimie de Nice (ICN) et ses perspectives d’avenir. Ce grand Institut abrite actuellement 3 laboratoires bien spécifiques… Reconnu depuis 2004 par le Ministère, il a reçu en janvier 2008 la labélisation par le CNRS comme Fédération de Recherche CNRS FR 3037.

1) l’UMR 6001, LCMBA

L’UMR 6001, Laboratoire de Chimie des Molécules Bioactives et des Arômes (LCMBA), a été créée au 1er janvier 2006 à mi-parcours du quadriennal 2004-2007. Ce laboratoire résulte de la fusion entre le Laboratoire Arômes, Synthèses, Interactions (ASI, EA 3154) et le Laboratoire de Chimie Bioorganique (LCBO, UMR 6001, CNRS). Ce regroupement s’est aussi accompagné d’une réorganisation thématique qui dégage clairement les deux axes prioritaires du LCMBA : “Molécules Bioactives” et “Arômes”. L’UMR 6001 CNRS a été reconduite pour le quadriennal 2008-11.
Le LCMBA compte 6 chercheurs (3 DR et 3 CR CNRS + 1 CR INSERM), 19 enseignants-chercheurs (4 PR et 14 MC), 1 ITA CNRS, et 21 doctorants et post-doctorants.
L’UMR 6001 compte de nombreuses collaborations avec des équipes universitaires françaises et étrangères, et de nombreux contrats de recherche avec des organismes publics (ANR, ARC, ANRS, Sidaction, Conseil Régional PACA, Conseil Général des Alpes-Maritimes, BQR UNSA) et avec des partenaires industriels français (Robertet, Mane, Charabot, …) et étrangers (BASF, PharmaMar, RAM Research…).

Les thématiques explorées au sein du LCMBA dans l’axe “ Molécules Bioactives” concernent la recherche et le développement de composés aux propriétés antivirales (anti-VHC, anti-VIH), antitumorales, antibactériennes ou antiparasitaires, de méthodes de dosage intracellulaire des antiviraux utilisés en clinique, et les vecteurs non-viraux de transfert de gènes (« virus synthétiques »). Ces thématiques ont une forte dominante “ synthèse organique ” mais aussi une coloration “substances naturelles” avec la recherche de structures chimiques bioactives dans des organismes marins. Le milieu marin a été choisi pour sa biodiversité et sa richesse en molécules originales qui couvrent une large palette d’activités biologiques incluant tout particulièrement l’activité anti-tumorale. Au travers de ces thématiques, l’UMR 6001 est impliquée dans les pôles de compétitivité :

- Mer, Sécurité et Sûreté et Développement Durable retenu parmi les pôles à vocation mondiale et plus particulièrement dans les thèmes qui concernent le développement durable du milieu marin, à savoir l’exploitation et la valorisation des ressources biologiques marines (recherche de nouvelles molécules issues de la biodiversité marine), la surveillance et la modélisation de l’environnement marin et côtier. Soulignons que le LCMBA est porteur du projet ECIMAR sur la "Biodiversité des Invertébrés Marins" qui a été retenu par l'ANR dans le cadre de l’appel d’offres 2006.

- Produits et Procédés Innovants pour la Santé et la Nutrition (Prod’Innov). Ces thématiques représentent surtout un enjeu considérable pour la Recherche Médicale et la Santé Publique car elles touchent (de près ou de loin) des maladies comme le VIH-SIDA, l’hépatite C et les cancers ainsi que des maladies orphelines d’origine génétique.

Les thématiques explorées au sein du LCMBA dans l’axe “Arômes” concernent la recherche de nouvelles molécules constitutives des arômes et des parfums (qui sont les vecteurs des sens chimiques) et de nouvelles voies de synthèse (notamment par des voies de transformation de type enzymatique ou de bio-transformation) qui permettent d’accéder à ce type de molécules mais aussi à d’autres molécules ayant un fort potentiel industriel. Le LCMBA vise également à relier les propriétés organoleptiques, l’origine, l’authenticité et la qualité des matrices alimentaires à la composition en substances volatiles constitutives de leurs arômes. Soulignons que la certification, la labellisation et la qualité des produits naturels et des aliments sont des priorités européennes. D’un point de vue recherche fondamentale, les efforts du LCMBA portent également sur une meilleure compréhension des processus moléculaires à l’origine de l’olfaction (perception des odeurs) qui est de toute première importance pour les activités de recherches dans les domaines des arômes, parfums et cosmétiques. Par ailleurs, les forces et atouts du LCMBA-UMR 6001 résident aussi dans l’axe “ Arômes ” au travers duquel l’UMR 6001 est étroitement associée au pôle de compétitivité Parfums, Arômes, Senteurs, Saveurs (PASS), labellisé comme pôle national et d’importance stratégique pour l’industrie régionale. Dans ce contexte, le développement d’un pôle d’expertises concernant la chimie des arômes est en effet stratégique pour notre Université. En effet, les principales sociétés mondiales de l’industrie des arômes et des parfums ont des implantations dans le département des Alpes-Maritimes, à côté de plusieurs entreprises traditionnelles indépendantes et de petites entreprises. En approfondissant les axes de recherche actuels en analyse et caractérisation de mélanges naturels et en modélisation de molécules à propriétés organoleptiques, le LCMBA a l’ambition de renforcer cette position scientifique pour devenir un laboratoire de référence sur cette thématique.

Dans ces deux axes thématiques et dans le cadre des appels d’offre ANR, le LCMBA développe divers projets comme
- le projet CASAL qui repose sur l’utilisation de « super-acides » de type triflate et triflimidure métalliques comme catalyseurs pour des réactions de cycloisomérisation et de Friedel-Crafts catalytiques visant notamment la préparation de structures carbocycliques qui constituent des cibles dans le domaine des arômes et parfums et pharmaceutique. Une attention particulière est portée sur des procédés de « chimie verte ».
- le projet AAAP (Asymetric Amino Acid Photolysis) qui se propose de retracer l’origine de l’asymétrie biomoléculaire par les processus interstellaires asymétriques.
- le projet Fluo-aa-nt qui vise le développement d’une nouvelle génération de sondes moléculaires pour détecter et mesurer les interactions protéine/protéine et protéine/acide nucléique afin de mieux comprendre les bases moléculaires de diverses maladies et d’établir des méthodes de diagnostic et de criblage à haut débit.
- le projet PROTANIN dont les objectifs sont la détermination de la structure des protéines humaines qui fixent les tanins et une meilleure compréhension du phénomène de l’astringence.
- le projet Hyliox qui se propose de déterminer les bases moléculaires de la sensibilité à l'oxygène des hydrogénases à [NiFe]. Cette sensibilité est un des principaux verrous limitant la production d’hydrogène par reformage des carburants fossiles qui réside en la conversion de l'énergie solaire en hydrogène par des organismes photosynthétiques tels que les cyanobactéries.

2) le CMOM, EA 3155

L’EA 3155, Laboratoire de Chimie des Matériaux Organiques et Métalliques (CMOM), a été créée au 1er janvier 2000 avec, comme objectif principal, la constitution d’un noyau de recherche multidisciplinaire sur les matériaux avancés permettant à des chimistes de synthèse et à des physico-chimistes de l’UNSA de travailler en synergie et en complémentarité avec deux centres de recherche voisins et parfaitement reconnus dans cette thématique au niveau de la physique et du génie des matériaux : le Centre de Mise en Forme des Matériaux (CEMEF – UMR-7635 CNRS-Ecole des Mines de Paris) à Sophia-Antipolis et le Laboratoire de Physique de la Matière Condensée (LPMC - UMR- 6622 CNRS-UNSA) sur le Campus Valrose à Nice.
L’organigramme scientifique du CMOM fait donc apparaître trois équipes dont la thématique générale est la « Synthèse de précurseurs, l’élaboration et la physico-chimie de matériaux organiques et/ou inorganiques dotés de propriétés contrôlables » :
- « Chimie Organique aux Interfaces » équipe animée par les Pr. S. Géribaldi et F. Guittard ;
- « Matériaux Métalliques et Composites Colloïdaux » équipe animée par le Pr. A.-M. Chaze ;
- « Thermocinétique et Matériaux Avancés » équipe animée par le Pr. N. Sbirrazzuoli.
Le CMOM compte 10 enseignants-chercheurs (4 Pr et 6 MC), 2 et 2 demis personnels IATOS, 10 doctorants et 1 post-doctorant.

Les projets explorés au sein des 3 équipes du CMOM concernent aussi bien la mise au point de méthodes d’élaboration de matériaux organiques ou hybrides organiques / inorganiques innovants, dotés de propriétés contrôlables et respectueux des nouvelles contraintes environnementales et des préoccupations de développement durable, le développement de nouvelles méthodologies de synthèse de précurseurs, que l’étude de mécanismes physiques complexes ainsi que l’amélioration de la compréhension des processus moléculaires mis en jeu, permettant d’optimiser les propriétés et d’envisager de nouvelles applications.
Les propriétés recherchées (optiques, mécaniques, magnétiques, bioactives, adaptatives…), caractérisées pour la plupart au laboratoire et pour les plus spécifiques grâce aux collaborations industrielles et académiques mises en place avec des physiciens, des biologistes, et des médecins, couvrent de nombreux domaines disciplinaires et applications dans les secteurs de l’automobile, l’aéronautique, l’aérospatial, la micro-électronique, le biomédical, la cosmétique, les peintures, les détergents….

A titre d’exemples, le CMOM développe :
- des monomères et polymères pour le traitement de surface (revêtements « anti-corrosion » et « auto-lubrifiants », les revêtements « antisalissures » permanents, la construction de « surface hydrophobe ou superhydrophobe », les revêtements « auto-désinfectants » ou « biocide » permanents). Ce projet qui concerne les surfaces inorganiques (métal, verre,….) aussi bien que les surfaces « plastiques » ou de type « nanolatex » s’inscrit dans le Pôle de compétitivité à vocation mondiale : « Mer, Sécurité, Sûreté et Développement Durable ».
- de nouvelles résines écologiques et biodégradables pour des revêtements protecteurs de bois, des colles sans solvant et des matériaux composites entièrement végétaux. Ce projet qui s’inscrit dans les thématiques du CIMEDD (Centre Interdisciplinaire Méditerrannéen de l'Environnement et du Développement Durable), du PRES Université Euro – Méditerranéenne dont la thématique prioritaire est l’Environnement et le développement durable, et dans le Projet européen Ecobinders (projet en cours), doit permettre une meilleure compréhension des phénomènes physico-chimiques contrôlant l’élaboration de ces résines et l’amélioration de leurs propriétés mécaniques.
- des micro-composites colloïdaux adaptatifs (magnétostrictifs), des nano-hybrides polymère/argile renforcés, des nano-pigments argile/colorant, des nano-composites multi-échelles à matrices liquides, cristal liquide ou élastomère.
Les projets poursuivis par les trois équipes du CMOM sont ceux issus des avancées précédentes en accord avec le besoin de développement international. La gestion globale de projets effectuée au laboratoire permet d’ores et déjà de tous les soutenir financièrement dans le respect d’un équilibre entre recherche fondamentale et appliquée.
- Au sein de l'équipe «Chimie Organique aux Interfaces», les perspectives à court terme concerneront plus particulièrement les surfaces bioactives en prenant en compte le phénomène de bioadhésion ou « d’anti bioadhésion ». L’objectif visé est l’obtention de surfaces métalliques et plastiques bioactives envers les microorganismes pathogènes ou non. Ceci permettra des avancées dans la lutte contre les maladies nosocomiales ainsi que l’élaboration de revêtements antifouling dans le cadre du Pôle de compétitivité Mer.
Les perspectives à moyen terme de l’équipe se situent dans le cadre de l’auto-organisation de surface (c’est le développement de la superhydrophobie) et le concept de moteurs moléculaires (stimulus/réponse moléculaire appropriée) pour l’émergence de nouveaux matériaux «nano-adaptés»
- Au sein de l'équipe «Matériaux Métalliques et Composites Colloïdaux», les projets concernent la réalisation de micro-composites colloïdaux adaptatifs où la partie «active» du matériau est constituée de particules magnétiques dispersées, grâce à la modification chimique de leur surface, dans un polymère ou un élastomère. On étudie aussi l'organisation de micro- et nano-particules dans des films fins actifs (application aux capteurs d’odeurs).
Un projet majeur pour l’équipe, concernant l'élaboration de nano-composites inorganiques/organiques à base d'argiles fibreuses, s'oriente vers l'immobilisation, la stabilisation, la protection de couleurs, odeurs, principes actifs dans des matrices argiles. L’introduction contrôlée dans des matrices inorganiques naturelles de molécules actives, qui peuvent être d’origine végétale, s’inscrit dans le domaine de l’élaboration de matériaux innovants et du développement durable.
- Au sein de l’équipe « Thermocinétique et Matériaux Avancés », les projets concernent la réalisation de nanocomposites hybrides organiques/inorganiques et de matériaux nanostructurés par des réactions d’auto-assemblage à l’aide de polymères cristaux liquides et de copolymères à blocs.
La valorisation de la biomasse (et en particulier des déchets lignocellulosiques) avec, par exemple, la conception de matériaux polymères et de composites recyclables et/ou biodégradables issus de ressources végétales s’inscrit également dans les priorités actuelles de cette équipe (Projet Européen Ecobinders).
Les forces et atouts du CMOM résident non seulement dans la complémentarité des 3 équipes, mais également dans le réseau de collaborations académiques fortes tissé avec des physiciens, médecins, et biologistes, locaux, nationaux et internationaux.

3) le LRSAE, EA 1175

Le Laboratoire de Radiochimie, Sciences Analytiques et Environnement (LRSAE), créé en janvier 2004, compte 9 enseignants-chercheurs (4 PR et 5 MC), 2 chercheurs CNRS et 2 personnels IATOS.
Les recherches développées s’inscrivent dans trois axes :
- “ Radiochimie-Radioécologie ”, sous la responsabilité scientifique du Pr. G. Barci-Funel
- “ Chimie des Surfaces ”, sous la responsabilité scientifique du Pr. N. Marmier
- “ Analyse et Spectrométrie de Masse ”, sous la responsabilité des Prs. J. F. Gal et P. C. Maria.

Le laboratoire s’intéresse aux propriétés physico-chimiques d’espèces pouvant poser des problèmes environnementaux (radionucléides, ions métalliques non radioactifs, composés organiques) dans le cadre de leurs interactions avec les différentes phases de la biosphère et de la géosphère. Des méthodes analytiques permettant de séparer et de quantifier ces composés à partir de matrices environnementales sont élaborées et les mécanismes de transport d’espèces polluantes (radioactives, minérales, organiques) en milieu naturel sont étudiés. Ces mécanismes font intervenir quasi-systématiquement des étapes de transfert où le contaminant passe d’une phase à une autre, que cette phase soit solide (roches, sédiments, membrane), liquide (pluie, mer, rivière) ou gazeuse (atmosphère). Les résultats obtenus au laboratoire et sur le terrain, permettent de mieux appréhender les phénomènes de migration et de transfert de ces éléments, de les modéliser, et de valider les modèles.

Ces thématiques de recherche conjuguent l’aspect théorique avec les mesures expérimentales, et présentent un intérêt d’ordre fondamental et appliqué. Elles s’appuient sur le pôle de compétitivité à vocation mondiale « Mer, Sécurité, Sûreté et Développement Durable » et sur le pôle national « Gestion des Risques et Vulnérabilité des Territoires ».

Les thèmes de recherches développés dans l’axe Radiochimie-Radioécologie concernent l’élaboration et le développement de méthodes de séparation radiochimique de radionucléides anthropiques et naturels à partir de matrices environnementales, l’étude des interactions radionucléides - biosphère et en particulier de l’influence de la matière organique naturelle sur leur mobilité. Les mécanismes de rétention / migration des radionucléides dans des biosphères marines et terrestres, les cinétiques de transfert font également partie des sujets traités. Cette thématique est appliquée à des sédiments de rivières de la région.

Les missions de l’axe Chimie des surfaces consistent à comprendre l’origine et les mécanismes de la rétention d’éléments polluants par des solides naturels (massifs ou particulaires, minéraux ou organiques) ; à concevoir des expériences permettant la quantification de cette rétention, en modes statique et dynamique ; et de mettre en place des modèles thermodynamiques aidant à la mise en œuvre, et à l’évaluation des performances, de concepts de stockage de déchets ou de dépollution.

L’axe « Analyse et Spectrométrie de Masse » est orienté vers la caractérisation des sources de pollution atmosphérique, en particulier la recherche d’une signature propre au trafic aérien, par la détermination des « ultra-traces » de certains éléments par ICP-MS (voir photo ) ; vers l’étude du rôle des acides humiques ou fulviques des sols dans le transport du césium par spectrométrie de masse (electrospray ionization, ESI-MS) et enfin vers l'étude par ESI-MS et spectrophotométrie UV de la réactivité de composés dicarbonylés dans les nuages et leur potentiel à former des particules (aérosols) organiques secondaires dans l'atmosphère.

Ces recherches incluent de nombreuses collaborations nationales et internationales et des partenariats avec de grands organismes tels l’ANDRA, l’ADEME, l’IFREMER, l’AIEA, l'INSU, l’Agence de l’eau, …

La chimie de l’environnement correspond à une des priorités du CNRS qui vient de créer une nouvelle direction scientifique "Environnement et Développement Durable", mais également à une volonté de l’Université de Nice-Sophia Antipolis de renforcer cet axe par la mise en place du "Collège Interdisciplinaire Méditerranéen de l’Environnement et du Développement Durable" (CIMEDD). Parmi les objectifs affichés, l’étude des transferts de polluants dans la biosphère est particulièrement importante et porteuse d’avenir. La connaissance du comportement bio-géochimique des polluants, faisant intervenir les trois milieux air, eau, sol, permet d’apporter des réponses à des problèmes sociétaux de la plus haute importance, parmi lesquels :
- permettre l’évaluation du risque radiologique lors de la migration et des transferts des radionucléides dans le cycle bio-géochimique naturel et d’effectuer ainsi des extrapolations dans le temps ;
- établir des bilans, dans l’espace et le temps, des eaux de surface et souterraines avec comme objectif de mieux comprendre le fonctionnement d’un système naturel sous influence anthropique ;
- apporter, par la mesure des radionucléides et des éléments-trace d’origine naturelle, des renseignements d’une importance extrême concernant les potentialités des réserves en eau, l’origine de l’eau dans les aquifères ou les processus d’érosion ;
- mesurer, comprendre et quantifier la répartition des polluants entre phases mobiles et immobiles afin de prévoir leur biodisponiblité.

Outre la poursuite des projets en cours, le LRSAE a pour objectif l’amélioration des connaissances sur ces points, en rassemblant des experts des trois milieux, air, eau et sol. Le laboratoire a pour ambition de mettre ces compétences en synergie, en décloisonnant les approches, pour appréhender de façon globale le comportement des polluants dans l’environnement, en insistant sur les phénomènes observés lors des transferts entre milieux. Il est à noter que le LRSAE possède une compétence devenue rare dans le milieu universitaire dans le domaine de la radiochimie environnementale. Légende pour la photo : Spectromètre de masse ICP/MS avec DRC (plasma à couplage inductif avec cellule de collision-réaction) Perkin Elmer Elan DRCII.

Avec la mutualisation de leurs équipements et leur rapprochement sur des thématiques transversales, les trois laboratoires de l’ICN ont renforcé leurs collaborations internes et inter-laboratoires et élaboré des publications communes. Tout cela en vue de la prochaine transformation de l’ICN en laboratoire unique, prévue en 2012…

M. HASLÉ

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