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En direct des labos de l'Institut de chimie

 

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Archives 2009

Un nouveau fluorophosphate  pour batterie lithium-ion

li

La batterie lithium-ion qui occupe aujourd'hui une place prédominante sur le marché de l'électronique portable se positionne maintenant dans les marchés plus importants que seront les batteries pour véhicules électriques ou hybrides rechargeables. Dans ce contexte, augmenter la densité d’énergie des systèmes de stockage tout en  maitrisant les coûts est un des challenges de ce XXIème siècle.  Des chercheurs du laboratoire de réactivité et de chimie des solides (CNRS / Université de Picardie - Amiens) et d’Alistore-ERI* ont récemment découvert un nouveau composé, le LiFeSO4F, matériau d’électrode positive pour batterie Li-ion qui ouvre la voie vers une nouvelle famille d’électrodes. Ces résultats ont été mis en ligne sur le site de la revue Nature Materials le 29 novembre 2009 . Lire la suite

 

Un modèle pour comprendre l’interaction toxique d’éléments radioactifs avec des protéines

actinide

En cas de re-largage accidentel d’éléments radioactifs, l’homme peut être exposé à des doses chroniques ou aigües de radionucléides, en particulier d’actinides. Lorsque ces actinides entrent en contact avec des métalloprotéines, ils sont susceptibles d’induire une toxicité chimique ou radiologique. Pour mieux comprendre les mécanismes qui régissent les interactions chimiques actinide/protéine et les modifications de propriétés qui peuvent en découler, plusieurs équipes de chercheurs (*) ont proposé un modèle décrivant l’interaction d’actinides avec un peptide modèle présent dans une métalloprotéine. Peu étudiée jusqu’à présent, la chimie des actinides se révèle très prometteuse. Lire la suite

 

Rôle du cuivre dans la maladie d’Alzheimer

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Le peptide Amyloïde-bêta (A-bêta)* est impliqué dans la maladie d’Alzheimer. Il est présent sous forme soluble chez les patients sains mais s’agrège sous forme de plaques chez les patients atteints de la maladie. Ces plaques contiennent de fortes concentrations d’ions métalliques dont le cuivre. Le cuivre est supposé jouer un rôle dans l’agrégation du peptide.  Une collaboration entre chercheurs du Laboratoire du Stress Oxydant et Détoxication (CNRS/CEA - Saclay) et du Laboratoire de Chimie de Coordination (CNRS - Toulouse), en association avec des chercheurs du synchrotron SOLEIL et du Service de Chimie Inorganique et Biologique (CEA), a permis de déterminer de façon certaine quels acides aminés se lient à l’ion cuivrique. Ces travaux ont pour la première fois conduit, sans ambiguïté, à une description complète de l’environnement de l’ion cuivrique lié au peptide A-bêta, ouvrant ainsi la voie à une meilleure compréhension de leur implication dans la maladie. Ils ont fait l’objet de deux communications dans le journal Angewandte Chemie des mois de novembre et décembre.

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Etude par électrochimie de la diffusion intramoléculaire du substrat et des inhibiteurs le long des canaux de l'hydrogénase

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Dans les enzymes appelées "hydrogénases", qui catalysent l'oxydation biologique de l'hydrogène, le site actif est enfoui au sein de la protéine et connecté au solvant par un canal dont on soupçonnait que la structure détermine partiellement la reconnaissance du substrat et des inhibiteurs. Dans un article publié dans la revue Nature Chemical Biology, des chercheurs du Laboratoire de Bioénergétique et Ingénierie des Protéines, à Marseille, rapportent une étude basée sur l'électrochimie et la mutagenèse dirigée qui leur a permis d'établir des relations quantitatives entre la structure de ce canal, les vitesses de transport du substrat et des inhibiteurs, et la sensibilité de l'enzyme à l'oxygène. Ces résultats permettent d'identifier les déterminants moléculaires de la sensibilité de cette enzyme aux dommages oxydatifs. Lire la suite

 

Les ionogels : de nouveaux matériaux pour des catalyseurs plus propres

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La catalyse permet de synthétiser industriellement de nombreux composés comme les matières plastiques de qualité alimentaire ou les médicaments. La qualité des produits est contrôlée par l’absence de traces résiduelles des atomes métalliques qui constituent le catalyseur. Les difficultés fréquemment rencontrées dans la purification représentent souvent  un obstacle majeur dans l’utilisation de ces catalyseurs pour des applications industrielles. L’équipe de Chimie Moléculaire et Organisation du Solide de l’Institut Charles Gerhardt (CNRS / ENSCM / Universités Montpellier 1 &2), en collaboration avec une équipe de l’Institut de Chimie de Rennes, a développé de nouveaux matériaux par immobilisation de liquides ioniques dans des pastilles ou barreaux de silice. Les chercheurs ont également montré que ces matériaux, appelés ionogels, pouvaient être utilisés pour confiner un catalyseur métallique. La pastille contenant le catalyseur métallique, plongée dans le milieu réactionnel, est ensuite retirée comme un simple sachet de thé laissant un produit pur, exempt de métal. Ce travail fait l’objet de la couverture du New Journal of Chemistry du mois d’octobre. Lire la suite

 

Deux bronzes antiques arlésiens exceptionnels sous l’œil expert du Centre de recherche et de restauration des Musées de France

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Dans le cadre de la préparation de l’exposition « César, le Rhône pour mémoire - 20 ans de fouilles dans le fleuve à Arles », qui se tient du 24 octobre 2009 au 19 septembre 2010 au Musée Départemental d’Arles Antique (MDAA), le Centre de recherche et de restauration des Musées de France (C2RMF- CNRS/ministère de la Culture et de la communication) a été appelé en expertise pour l'étude et la restauration de deux statues antiques en bronze récemment découvertes dans le Rhône à Arles. Lire la suite

 

 

 

Des arbres moléculaires pour activer le système immunitaire

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Une collaboration de longue date entre les chercheurs de l’équipe « Dendrimères et hétérochimie » du Laboratoire de Chimie de Coordination (CNRS, UPR 8241, Toulouse) et des chercheurs de l’équipe « Immunité innée et hémopathies malignes » (INSERM U563, CHU Toulouse  Purpan) a permis la découverte de molécules hyperbranchées capables d’activer et d’amplifier ex-vivo des lymphocytes tueurs. Ces cellules NK (Natural Killer, « cellules tueuses naturelles »), une sous-population de notre système immunitaire, sont impliquées dans la lutte précoce contre le développement des tumeurs et les infections virales. Ces découvertes ouvrent la voie à de nouvelles thérapies cellulaires pour le traitement de certaines leucémies. Elles ont aussi permis de mettre en évidence des effets immunosuppressifs et anti-inflammatoires sur une autre sous-population cellulaire, la lignée monocyte-macrophage. Par ailleurs, en collaboration avec la jeune équipe «Polyarthrite rhumatoïde et inflammation ostéo-articulaire » (UPS JE2510, CHU Toulouse Purpan), il a aussi été montré que ce même dendrimère inhibait la différenciation des monocytes en ostéoclastes, cellules géantes polynuclées responsables de la dégradation de l’os. Ces travaux, récemment brevetés, pourraient conduire à de nouvelles stratégies thérapeutiques pour le traitement de la polyarthrite rhumatoïde. Lire la suite

 

Un jeu de billes à l'échelle moléculaire

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Des chercheurs du CNRS, du CEA et de l’Université Pierre et Marie Curie jouent aux nano-billes au profit de l’électronique moléculaire. Ils ont créé un « tamis » moléculaire doté de grands et de petits trous et y ont inséré des « billes » de fullerène. Résultat : les billes viennent se placer dans les grands trous qui correspondent à leur taille. Normal ? Oui, s’il s’agissait de vraies billes, mais à l’échelle du nanomètre, cela requiert beaucoup de maîtrise dans la manipulation des molécules. Et qui laisse entrevoir des applications en électronique : le tamis et les billes sont des semi-conducteurs organiques et forment une myriade de jonctions p/n, celles-là même qui transforment l’énergie solaire en courant électrique dans les cellules photovoltaïques.Lire la suite

 

Molécules neutres et anions :

une interaction contre nature enfin maîtrisée

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Une interaction inhabituelle entre un complexe métallique neutre et un anion vient d'être mise en évidence à l’Institut Parisien de Chimie Moléculaire - IPCM (CNRS/Université Pierre et Marie Curie Paris 6). Ce nouveau type d’interaction a été obtenu grâce à un concept innovant qui consiste à utiliser des complexes organométalliques comme ligands afin de préparer des assemblages polymétalliques possédant de nouvelles propriétés physico-chimiques (chiralité, luminescence, catalyse…). Ces nouveaux ligands pourront par exemple servir à piéger des anions chiraux afin de réaliser des réactions catalytiques asymétriques conduisant à des applications importantes en synthèse énantiosélective. Ce travail vient de paraître dans la revueEur. J. Inorg. Chem. dont il fait la couverture.Lire la suite

 

Une nouvelle voie pour briser la symétrie en chimie

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Une molécule chirale possède deux énantiomères. Ces énantiomères sont des composés de même formule chimique, images l’un de l’autre dans un miroir, et qui ne se superposent pas. Leurs propriétés physico-chimiques sont identiques, mais au niveau biologique, les deux énantiomères d’une molécule, un médicament par exemple, peuvent avoir des effets physiologiques différents voire antagonistes : l’un peut être toxique tandis que l’autre peut avoir des propriétés thérapeutiques. D’où l’importance de pouvoir les séparer ou de les synthétiser séparément , et donc de briser la symétrie habituelle de la réaction chimique qui conduit aux deux énantiomères, pour accéder à l’énantiomère voulu. Plusieurs voies existent actuellement pour effectuer la synthèse sélective d’énantiomères, l’une d’entre elles étant la synthèse asymétrique absolue. Complexe à mettre en œuvre et d’un faible rendement, elle restait jusqu’à présent peu satisfaisante. Une nouvelle approche vient d’être proposée par des chercheurs de l’Institut des sciences moléculaires (CNRS/Universités Bordeaux 1 et 4/ENSCBP Bordeaux) et une équipe de l’Université de Harvard. . Ces travaux, pour lesquels un brevet a été également deposé, font l’objet d’un « Hot Paper » dans la revue Angewandte Chemie et ouvrent de très intéressantes perspectives tant académiques qu’industrielles.Lire la suite

 

Localiser les atomes voisins du calcium dans des organismes vivants ?

benzoate Ca

Le calcium est un élément qui joue un rôle essentiel dans de nombreux organismes vivants. Cependant, il n’existe que peu de techniques permettant la caractérisation de son environnement atomique dont la connaissance est indispensable pour comprendre son rôle dans les processus physiologiques dans lesquels il est impliqué. Des chercheurs de l’Institut Charles Gerhardt (CNRS / Université Montpellier 2/ Université Montpellier 1 / Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Montpellier), du Laboratoire de Chimie de la Matière Condensée (Paris), de l’Institut de Minéralogie et de Physique des Milieux Condensés (Paris), du laboratoire Conditions Extrêmes et Matériaux : Haute Température et Irradiation (Orléans), et de l’Université de Warwick (Royaume-Uni) viennent pour la première fois de montrer, sur un composé modèle simple, qu’en utilisant la Résonance Magnétique Nucléaire du calcium-43, il est possible de distinguer et localiser les atomes situés dans le voisinage du calcium, jusqu’à des distances de plus de 5.6 Ångströms. Un premier pas vers la caractérisation de systèmes biologiques plus complexes ? Ce résultat fait l’objet d’une publication dans le Journal of the American Chemical Society, mise en ligne le 28 août 2009.Lire la suite

 

Une enzyme capable de fabriquer des analogues du glucose

icono lemaire

En étudiant une enzyme récemment découverte dans le génome d’Escherichia coli, l’équipe de Marielle Lemaire, laboratoire Synthèse et études de systèmes à intérêt biologique (SEESIB, CNRS/Université Clermont Ferrand 2, Aubière) et celle de Pere Clapés (Instituto de Química Avanzada de Cataluña-CSIC, Barcelone) se sont rendues compte que ce biocatalyseur était capable de fabriquer des analogues du glucose. Cette découverte, quelque peu inattendue, ouvre d’intéressantes perspectives dans le domaine des médicaments et des édulcorants. Elle vient d’être publiée dans la revue Angewandte Chemie avec le label VIP (very important paper). Lire la suite

 

Une première dans l’étude de réactions chimiques en conditions extrêmes

condition extrême

Suivre le comportement à haute température et sous flux d’hydrogène de matériaux susceptibles d’intégrer les piles à combustible de demain est d’un intérêt capital pour comprendre les mécanismes des réactions chimiques qui régissent le fonctionnement de la pile. En réalisant ce type d'expériences par diffraction de neutrons, technique très sensible aux éléments légers tels que l'oxygène et l’hydrogène associée à une capacité de profonde pénétration dans la matière, des chercheurs du Laboratoire Sciences Chimiques de Rennes (CNRS/Université de Rennes 1/Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes/INSA de Rennes), de l’Université d’Oxford et de l’Institut Laue Langevin (ILL) à Grenoble ont réussi une première mondiale. Lire la suite

 

Vers des matériaux auto-adaptables à leur environnement

transport ionique

Des chercheurs de l’équipe « Nanosystèmes Supramoléculaires Adaptatifs » de l’Institut Européen des Membranes (CNRS/Université de Montpellier II/Ecole Nationale Supérieure de Chimie), conduits par Mihail Barboiu, ont montré que l’auto-assemblage de systèmes supramoléculaires confinés au sein de mesopores siliciés pouvait conduire à des systèmes dynamiques présentant des propriétés de transport ionique comparables à celles de protéines membranaires naturelles. Pour obtenir ce résultat, ils ont mis au point des matériaux hybrides dynamiques ouvrant ainsi la voie vers la synthèse de systèmes constitutionnels capables d’optimiser leur propre structure en fonction de leur environnement et de stimuli externes. Lire la suite

 

Des nanoaimants multi-fonctions

nanotube aimant

Assembler des molécules aimants sur des nanotubes de carbone : une première que vient de réaliser une équipe de l’Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d’Orsay (CNRS/Université Paris 11) en collaboration avec l’Institut Lavoisier de Versailles (CNRS/Université de Versailles Saint-Quentin), le laboratoire de Chimie Physique (CNRS/Université Paris 11) et le laboratoire d’Electronique Moléculaire (CEA-Saclay) et l’Institut Néel-Grenoble (CNRS/Université Joseph Fourier). Ces nouveaux objets intéressent à la fois les physiciens car ils permettent de stocker dans chaque molécule de très petite taille (~2nm) une information binaire (état on ou off), mais aussi les chimistes car ce système permet d’observer une accélération exceptionnelle du transfert électronique entre les électrodes et les polyoxométallates laissant présager de nouvelles propriétés catalytiques. Ces résultats ont fait l’objet d’un article dans l’édition du journal Angewandte Chemie du 2 juin. Lire la suite

 

Faire apparaître des zébrures et d’autres formes dans une solution

turing

La compréhension de la formation spontanée de structures organisées dans des systèmes chimiques revêt une importance particulière car ces réactions sont des modèles simplifiés de certaines étapes de la morphogenèse des êtres vivants. Après avoir réalisé expérimentalement, pour la première fois dans un système chimique, ce phénomène prédit par Turing en 1952, l’équipe « Systèmes et dynamique non linéaire » du Centre de recherche Paul Pascal (CRPP)(CNRS / Université  de Bordeaux) vient de proposer une méthode systématique permettant de faire apparaître des taches et des zébrures  au sein de solutions réactionnelles. Ces travaux font l’objet d’un article paru dans le magazine Science le 8 mai 2009.Lire la suite

 

Nanomatériaux pour la catalyse : le spray a le vent en poupe

mesoporeux

Les zéolithes, catalyseurs à base d’alumino-silicates utilisées actuellement pour le raffinage du pétrole présentent un réseau de micropores de diamètre généralement inférieur à 1nm. Seules de petites molécules peuvent pénétrer dans le réseau pour être efficacement transformées : on cherche donc, depuis plus de 40 ans, à augmenter la taille des pores pour valoriser les stocks importants d’hydrocarbures lourds constitués de grosses molécules. C’est chose faite par une équipe du Laboratoire de chimie de la matière condensée de Paris (UPMC/Université Pierre et Marie Curie-CNRS-Collège de France), en collaboration avec des chercheurs de l’Institut Français du Pétrole, qui vient de mettre au point un nouveau procédé de mise en forme par voie aérosol permettant d’obtenir des particules de catalyseurs mésostructurées(*) dont on peut faire varier à volonté la taille des pores entre 4 et 50 nm.Lire la suite

 

Une semelle catalytique autonettoyante pour fer à repasser

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Les travaux des chercheurs de l’Institut de recherche sur la catalyse et l’environnement de Lyon (IRCELYON, CNRS/Université Claude Bernard Lyon 1), poursuivis dans le cadre d’un contrat de collaboration avec la société Seb-Calor, ont permis la mise au point d’une semelle catalytique autonettoyante à base d’oxyde de palladium pour le fer à repasser « autoclean », récemment mis sur le marché.Lire la suite

 

Vers une approche thérapeutique micro-ciblée du cancer

kinase

Les kinases sont des protéines fondamentales dans le contrôle des fonctions du vivant. De nombreux processus de cancérisation trouvent leur origine dans le dysfonctionnement de certaines de ces kinases. L’une d’elles, la protéine kinase B (pKB), est à la base de la survie cellulaire et de la croissance tissulaire. Comment éviter l’activation ou la désactivation intempestives de ces processus vitaux ? Une étroite collaboration entre des spécialistes de modélisation moléculaire du laboratoire Chimie et Biologie des membranes et des nanoobjets (Université Bordeaux 1/CNRS/ENITA) et des biologistes britanniques a permis de disséquer toutes les étapes du processus d’activation de pKB, ouvrant la voie à la recherche de thérapeutiques micro-ciblées contre certaines formes de cancer.Lire la suite

 

Un nouveau matériau encore plus performant que le diamant

bc5

Les matériaux ultra-durs, comme le diamant ou le nitrure de bore cubique (c-BN), constituent un enjeu économique majeur pour nos sociétés industrielles. Cependant, les matériaux actuels sont inadaptés pour certaines applications comme l’usinage des aciers ou l’électronique à haute température, d’où la nécessité de concevoir une nouvelle génération de matériaux ayant une dureté proche de celle du diamant, et dotés d’une meilleure stabilité thermique et chimique vis à vis de l’oxygène et du fer. Des chercheurs du Laboratoire des propriétés mécaniques et thermodynamiques des matériaux à Villetaneuse (LPMTM - CNRS/Université Paris 13) viennent de mettre en évidence l’existence d’une nouvelle phase cBC5 possédant une dureté comparable à celle du diamant, et combinant haute stabilité thermique et conductivité électrique, alors que le diamant est isolant. Lire la suite

 

Une vie sans oxygène sur la Terre primitive

filament bactérien

Au début de son histoire, la Terre primitive était dépourvue d’oxygène. Les premiers organismes qui y sont apparus étaient donc anaérobies. Ces microbes avaient un métabolisme bien moins évolué que celui basé sur l’oxygène et leur taille était bien plus faible. Les vestiges de ces microorganismes se trouvent dans les plus anciennes roches sédimentaires terrestres, datant de 3.5 à 3.3 milliards d’années (à l’époque de l’Archéen inférieur), situées en Australie et en Afrique du Sud. Du fait de leur taille, l’observation de ces microfossiles est particulièrement délicate. De plus, il existe de nombreux artéfacts non-biologiques pouvant imiter une signature biologique. De très vives polémiques se sont ainsi développées au cours de la dernière décennie pour savoir si ces structures étaient réellement associées à des traces de vie primitive ou si elles étaient simplement des manifestations d’un monde abiotique. Dans un article publié dans la revue Science du 23 janvier 2009 Frances Westall, du Centre de Biophysique Moléculaire (CNRS, Orléans) et de l’Observatoire des sciences de l’Univers en région Centre, fait le point sur ces polémiques et sur les nouvelles données relatives aux plus anciens microfossiles découverts à ce jour. Lire la suite

 

Une nouvelle méthode pour analyser in-situ les verres émaillés, objets de haute technologie

coupe

Les verres émaillés, comme de nombreuses oeuvres d’art, sont des objets de haute technologie de par la complexité des matériaux employés et la manière dont ils sont associés. L’analyse des différents constituants apporte de précieuses informations sur la technologie de production, l’époque, et sur d’éventuels travaux de restauration ou d’embellissement. En utilisant une technique d’analyse Raman non destructive qu’ils ont mis au point, des chercheurs du laboratoire de dynamique, interaction et réactivité (LADIR - CNRS / Université Pierre et Marie Curie) ont montré qu’une coupe, attribuée à une production des Pays-Bas des 16-17e siècles, était en fait constituée d’un pied fabriqué à cette époque et d’une partie supérieure plus récente, questionnant son historicité. Lire la suite

 

Produire de l’hydrogène moins coûteux

cobalt

La technologie actuelle des électrolyseurs et photoélectrolyseurs, dispositifs permettant de produire de l’hydrogène H2 et de l’oxygène O2 à partir d’eau, nécessite des catalyseurs métalliques à base de métaux nobles (platine, ruthénium, iridium…). Ces métaux sont rares et trop chers pour espérer les utiliser à l’échelle industrielle. Il est donc essentiel de trouver des alternatives à cette technologie. C’est chose faite à l’Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d’Orsay (ICMMO - CNRS/Université Paris 11) où des chercheurs viennent de mettre en évidence cette activité catalytique pour une nouvelle famille de complexes à base de cobalt. Ces nouveaux catalyseurs sont en cours de qualification à l’échelle industrielle. Lire la suite

 

L’origine de la vie sur Terre repoussée à 3,5 milliards d’années : la preuve moléculaire

origine vie

La marque d’une signature biologique dans les roches siliceuses les plus anciennes fait débat depuis plusieurs années. Aujourd’hui, des travaux de géochimie organique démontrent qu’il y avait de la vie sur Terre il y a 3,5 milliards d’années, et non pas 2,8 milliards d’années comme cela était admis jusqu’à présent. Cette étude* a été menée par des membres de l’équipe « Chimie moléculaire des matières organiques complexes des milieux naturels » du laboratoire « Biogéochimie et écologie des milieux continentaux », en étroite collaboration avec le laboratoire de chimie de la matière condensée de Paris, le laboratoire nano-analyses et le laboratoire de géologie. Lire la suite

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