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Highlights
Laboratoire de chimie
de coordination
Sommaire
3 Édito
4 Laboratoire de chimie de coordination : présentation et chiffres clés
21 Les événements du LCC
22 Lexique
6 Chimie et catalyse
10 Chimie et santé
16 Chimie et matériaux
Édito
Cette année, le Laboratoire de chimie de coordination célèbre ses 45 ans. À cette occasion, nous
sommes particulièrement fiers de vous présenter le premier exemplaire des « Temps forts du Laboratoire
de chimie de coordination ».Cette brochure, tout en vous présentant des travaux scientifiques, illustre la diversité des recherches menées au sein de notre laboratoire. Repartis par grands axes thématiques : « chimie et catalyse »,
« chimie et santé » et « chimie et matériaux », vous pourrez par exemple découvrir comment
lesscientifiques peuvent transformer du CO
2en sucre, luttent contre la maladie d’Alzheimer ou encore conçoivent des matériaux composites pour l’aéronautique et pour les nano-dispositifs du futur. Des recherches fondamentales jusqu’aux applications, quinze textes issus de publications récentes du laboratoire vous feront découvrir la chimie de coordination et ses interfaces disciplinaires.
Plusieurs prix ont aussi été décernés en 2019 à des membres du laboratoire, démontrant la qualité des travaux effectués par l’ensemble du personnel.
L’année 2019 a été particulièrement riche pour le laboratoire avec notamment la mise en place de nouveaux équipements et infrastructures dans le cadre du Contrat plan État Région (CPER 2015-2020).
Également désignée « Année de la chimie de l’école à l’université » par le ministère l’Éducation nationale,
en association avec le ministère de l’Enseignement supérieur, de la Recherche et de l’Innovation, nous avons organisé en 2019 une journée de formation à la culture scientifique en chimie à destination de quarante enseignants du second degré.
Nous continuons également nos actions en faveur de la diffusion des sciences en ouvrant chaque année les portes du laboratoire aux scolaires et au grand public lors de la Fête de la science. De nombreux scientifiques participent aussi à des conférences et événements autour de la chimie.
L’année 2020 sera nous l’espérons tout aussi riche en résultats scientifiques, avec notamment le lancement du projet Innovative Training Networks (ITN), la mise en place des projets CPER LCC-Bat-Innov et TCM, respectivement destinés à renforcer l’innovation et les plateformes scientifiques du laboratoire.
Je vous souhaite une belle lecture,
Azzedine Bousseksou
Présentation et chiffres-clés du laboratoire
Nombre de personnels
À présent, plus de 250 personnes travaillent au laboratoire de chimie de coordination, selon la répartition suivante :
• 78 chercheur.es
• 48 personnels d’accompagnement de la recherche (ingénieur.es, administratifs, technicien.nes)
• 60 doctorant.es et 16 post-doctorant.es
• 40 stagiaires
La recherche au LCC
La recherche développée au LCC possède une unité thématique qui s’articule autour de la chimie des métaux et des hétéro-éléments.
Les domaines d’application sont la catalyse, la synthèse organique, la synthèse macromoléculaire, les matériaux moléculaires, les nanosciences, la chimie bio-inorganique, les médicaments…
Services scientifiques et techniques
Le LCC possède 16 services scientifiques et techniques qui représentent l’ensemble de l’équipement et du soutien à la recherche nécessaire au fonctionnement d’une grosse unité de recherche travaillant essentiellement dans le domaine de la chimie moléculaire.
Les services du LCC sont intégrés dans les services de la structure fédérative en chimie moléculaire et ouverts sur la communauté scientifique toulousaine.
Équipes de recherche
15 équipes de recherches sont réparties parmi les trois axes thématiques du laboratoire :
• « chimie et catalyse »
• « chimie et santé »
• « chimie et matériaux »
Les recherches menées sont à l’interface avec d’autres disciplines : la chimie fine et catalyse à l’interface avec le génie des procédés ; les matériaux moléculaires à l’interface avec la physique et la chimie bio- inorganique et le rôle des métaux en biologie à l’interface avec la santé et les sciences de la vie.
Ci-dessus, quatre équipements de recherche (de gauche à droite) : résonance magnétique nucléaire (RMN), microscopie électronique à
© Cyril Frésillon/CNRS Photothèque © Cyril Frésillon/CNRS Photothèque © Cyril Frésillon/CNRS Photothèque © Bruno Melet/LCC Toulouse
Prix et distinctions
En 2018 et 2019, 17 distinctions on été remises à des personnels du laboratoire. Deux bourses du conseil européen de la recherche (ERC) ont été décernées à des membres du laboratoire ainsi que trois bourses Marie Sklodowska-Curie.
Collaborations internationales
Le LCC a mis en place deux laboratoires internationaux avec le Mexique et les États-Unis, trois projets internationaux de coopération scientifique avec l’Espagne, la Russie et le Brésil et plusieurs groupements de recherches internationaux avec notamment la Russie, le Japon et l’Ukraine.
Production scientifique
En moyenne par an, environ 238 publications et 13 ouvrages scientifiques sont issus du laboratoire.
19 thèses en moyenne sont soutenues par an.
Le laboratoire accueille également chaque semaine une conférence d’un laboratoire ou organisme extérieur.
Innovation et industries
En moyenne, 9 brevets sont obtenus par an dans le laboratoire.
Des contrats industriels sont signés annuellement, avec notamment Agro Innovation International, Gerflor, Solvay Rhodia...
Formations
Le LCC est impliqué dans la formation d’étudiant.es via l’encadrement de doctorant.es et post-doctorant.es mais également via la dispense d’enseignements en licence et master à l’université Paul Sabatier, à l’INP de Toulouse et l’IUT de Castres.
Abondant, non toxique et terriblement efficace : le manganèse !
Un nouveau mode d’activation du dihydrogène (H2) faisant intervenir une coopération entre le métal et un ligand phosphine/carbène N-hété- rocyclique d’un complexe de manganèse a été mis en évidence. Ce nouveau catalyseur s’est révélé être très actif en catalyse d’hydrogéna- tion de cétones.
Le but de ces travaux était de développer de nouveaux complexes (ou pré-catalyseurs) de manganèse supportés par un ligand chélatant de type phosphine/carbène N-hétérocyclique pour des applications en catalyse d’hydrogéna- tion. Cette étude a montré que cette nouvelle classe de ligand peut sélectivement réagir avec une base dans la sphère de coordination du métal pour donner une espèce intermédiaire originale de type ylure de phosphonium ca- pable d’activer facilement le dihydrogène (H2), i.e. provoquer la rupture de la liaison H–H.
Des études expérimentales couplées à des calculs théoriques ont permis de déterminer le mécanisme d’activation du H2 ainsi que la mise en évidence des intermédiaires réactionnels impliqués dans le processus.
Ce nouveau mode d’activation constitue une avancée notoire dans le domaine de la catalyse d’hydrogénation grâce au développement d’un des catalyseurs les plus actifs en série manga- nèse à ce jour. Il est à noter que le choix de ce métal de transition n’est pas anodin. Outre le fait qu’il soit abondant et peu cher, il est égale- ment non toxique et par conséquent présente d’énormes avantages d’un point de vue sociétal par rapport à des métaux tels que le ruthénium, l’iridium ou le rhodium, généralement utilisés dans ce type de catalyse.
I. Chimie et catalyse
Phosphine-NHC Manganese Hydrogenation Catalyst Exhibiting a Non-Classical Metal-Ligand Cooperative H2 Activation Mode, Buhaibeh, R., Filippov, O. A., Bruneau-Voisine, A., Willot, J., Duhayon, C., Valyaev, D. A., Lugan, N., Canac, Y., Sortais, J.-B., Angew. Chem. Int. Ed. 2019, 58, 6727–6731, DOI: 10.1002/anie.201901169
Référence
Équipe
Ingénierie moléculaire des pré-catalyseurs
Mots-clés : catalyse d’hydrogénation, coopérativité métal-ligand, manganèse
Collaboration
Ces travaux ont été réalisés en collaboration avec l’INEOS : A. N. Nesmeyanov Institute of Organoelement Compounds, Russian Academy of Science.
© Yves Canac/LCC Toulouse
Financements
Ce travail a été financé par le CNRS, l’Institut Universitaire de France (IUF), l’ambassade du Yemen à Paris et le programme PAUSE.
Des chimistes ont trouvé un chemin réactionnel pour la transformation du CO2 en sucre. En carbohydrates C3, plus exactement, un sucre composé de trois carbones et contenant également deux fragments borés.
Les scientifiques ont utilisé du bore pour contrôler l’orientation géométrique pendant la formation des deux liaisons carbone-carbone.
Faire du sucre à partir du dioxyde de carbone ? Dans la nature, cela n’a rien de sorcier : la photosynthèse permet aux organismes vivants d’utiliser le CO2 comme source de carbone et vecteur d’énergie. Chaque seconde, 6 000 tonnes de CO2 sont transformées en sucre grâce à ce circuit naturel appelé cycle de Calvin. Au cours de ce cycle catalytique, le premier sucre ou carbohydrate généré est le glycéraldéhyde- 3-phosphate, un carbohydrate C3. Pour les chimistes, ce type de transformation est un défi synthétique de taille impliquant la génération d’une chaîne polyol et d’atomes de carbone asymétriques. Ce cycle fait en effet intervenir de multiples transformations enzymatiques qu’il semble très difficile à imiter sans la
machinerie naturelle. Depuis quelques années, les scientifiques de cette étude s’intéressent plus spécifiquement à la réduction du CO2 par de l’hydrure de bore dans des conditions douces. Cette réaction d’hydroboration du CO2, conduit entre autres à la réduction sélective à 4 électrons du carbone central, ce qui permet d’obtenir un intermédiaire di-boré très réactif.
À partir de cet intermédiaire, la formation de liaisons carbone-carbone peut intervenir dans une réaction de type formose. Grâce à l’étude théorique et expérimentale, les différentes étapes élémentaires ont pu être décrites avec précision. Cette étude fait apparaître le rôle fondamental du bore dans le contrôle diastéréosélectif de cette réaction de formose qui conduit à un carbohydrate C3 contenant deux fragments borés issus de la première étape de réduction. Ce résultat permet d’envisager la première transformation énantiosélective de sucre à partir de CO2 dans le futur.
Chimie et catalyse
Reductive CO2 Homocoupling: Synthesis of a Borylated C3 Carbohydrate, Béthegnies, A., Escudié, Y., Nuñez- Dallos, N., Vendier, L., Hurtado, J., del Rosal, I., Maron, L., Bontemps, S., ChemCatChem 2019, 11, 760-765, DOI:10.1002/cctc.201801875
Référence
Activation de petites molécules
Équipe
Les chimistes peuvent transformer du CO
2en sucre
Mots-clés : CO2 ,photosynthèse, sucre
© Sébastien Bontemps/LCC Toulouse
Collaboration
Ces travaux ont été réalisés en collaboration avec le laboratoire de physique et chimie des nano-objets (LPCNO, CNRS/INSA/Université Toulouse III - Paul Sabatier).
Chimie et catalyse
Les réactions d’hydrogénation en chimie orga- nique catalysées par des catalyseurs supportés au palladium, telle que l’hydrogénation d’huiles pour les transformer en graisses, datent de plus de cent ans. Aujourd’hui, ces catalyseurs supportés sur charbon sont utilisés régulière- ment par la plupart des chimistes organiciens pour de nombreuses réactions de réductions.
Dans le contexte d’une raréfaction des métaux nobles, une utilisation ultra-rationnelle de la phase active de ce type de catalyseur est indis- pensable. Ceci passe par une caractérisation poussée des matériaux et une compréhension fine de leur mode d’action. Malgré de nom- breuses études sur le sujet, et du fait d’une connaissance peu approfondie de la struc- ture même du support et de l’état précis de la phase active, le fonctionnement précis de cette famille importante de catalyseurs reste encore aujourd’hui assez méconnu.
Cette étude vise à l’établissement de relation structure-propriétés dans les catalyseurs Pd/C.
L’originalité de l’approche suivie consiste en l’utilisation d’une variété importante de sup- ports carbonés, modèles des charbons actifs,
visant à établir l’impact des caractéristiques structurales et de la chimie de surface des dits supports sur le chargement en palladium et sur l’activité de ces catalyseurs pour la réaction d’hydrogénation des oléfines. Ces supports, caractérisés par plusieurs techniques d’ana- lyses structurales et chimiques, présentent dif- férentes chimies de surface, résultant de carac- téristiques (concentration en défauts, distances inter-défauts, ordre à longue distance et orien- tation des couches de graphène) et de surfaces spécifiques variées. Les paramètres les plus pertinents pour rationaliser les résultats ont été obtenus par spectroscopies (Raman et XPS), adsorption d’azote et diffraction des rayons X.
Cette étude très approfondie a permis de dé- montrer pour la première fois une corrélation claire (cf figure) liant la chimie de surface et la structure du support à la dispersion de la phase active et in fine à son activité catalytique. Des travaux expérimentaux et de modélisation sont actuellement poursuivis pour comprendre cette corrélation de façon à optimiser le fonctionne- ment de ce type de catalyseurs.
Effect of mesoporous carbon support nature and pretreatments on palladium loading, dispersion and apparent catalytic activity in hydrogenation of myrcene, Castro Contreras, R., Guicheret, B., Machado, B.F., Rivera-Cárca- mo, C., Curiel Alvarez, M.A., Valdez Salas, B., Ruttert, M., Placke, T., Favre Réguillon, A., Vanoye, L., de Bellefon, C., Philippe, R., Serp, P., Journal of Catalysis 2019, 372, 226-244, DOI:10.1016/j.jcat.2019.02.034
Référence
Équipe
Catalyse et chimie fine
Hydrogénation au palladium – quo vadis ?
Mots-clés : catalyse, hydrogénation, palladium
Collaborations
Ces recherches ont été menées avec l’Institute of Engineering, Autonomous University of Baja California, Mexique, avec le Laboratoire de génie des procédés catalytiques (LGPC, CNRS/Université de Lyon/CPE Lyon), France, avec le Laboratory of Separation and Reaction Engineering – Laboratory of Catalysis and Materials (LSRE-LCM, University of Porto), Portugal et avec l’University of Muenster (MEET Battery Research Center, Institute of Physical Chemistry), Allemagne.
© Philippe Serp/LCC Toulouse
Financements
Ces travaux ont été financés par le Conseil national de la science et de la technologie (CONACYT, Mexique), par la Fundação para a Ciência e Tecnologia (FCT, Portugal), par les Fonds européen de développement régional (FEDER, France) et Fonds unique interministériel (FUI, France).
Chimie et catalyse
La catalyse biphasique aqueuse combine les qualités de la catalyse homogène (sites catalytiques bien définis, modulation par le choix des ligands…) à une séparation facile des produits des catalyseurs par une décantation simple à mettre en œuvre et peu coûteuse en énergie. Cependant, elle nécessite que le substrat soit légèrement soluble dans l’eau afin de rentrer en contact avec le catalyseur. Une solution trouvée a été l’utilisation de micelles fonctionnalisées : les sites catalytiques sont confinés dans les cœurs hydrophobes des micelles, où les substrats sont solubles. Cette technique fonctionne bien mais souffre d’un problème majeur : la perte de métal en phase organique car les surfactants composants les micelles peuvent passer en phase organique par réorganisation en micelles inverses.
L’idée des scientifiques impliqués dans ces tra- vaux a été de limiter ces phénomènes en sup- primant l’équilibre surfactant/micelle en liant toutes les branches par des liaisons covalentes au sein du cœur hydrophobe. Par polymérisa-
tion radicalaire contrôlée (RAFT) dans l’eau, il a été possible de synthétiser directement en solution aqueuse des polymères cœur-coquille sphériques de taille et géométrie bien contrô- lées et parfaitement dispersées. Ces polymères fonctionnent comme des nanoréacteurs en ca- talyse biphasique. Dans le cas de la réaction d’hydroformylation de l’1-octène catalysée au rhodium, la perte de métal a été divisée par 8 par rapport au cas de la micelle classique équi- valente. La rigidification du cœur par réticula- tion réduit ultérieurement la perte de rhodium d’un facteur 4. L’optimisation du cœur et de la coquille de ces objets devrait permettre de dimi- nuer encore cette perte de métal.
Cette nouvelle technologie dont la preuve de concept a été réalisée peut potentiellement être utilisée pour toute transformation de composés organiques où tous les réactifs, produits et catalyseurs sont stables dans l’eau et réalisable entre 0 et 100°C.
Collaborations
Ces recherches ont été menées avec le Laboratoire chimie catalyse polymères et procédés (C2P2, CNRS/
Université Claude Bernard/Ecole supérieure de chimie physique électronique de Lyon) et le Laboratoire de génie chimique à Toulouse (LGC, CNRS/Toulouse INP/Université Toulouse III - Paul Sabatier).
Financements
Ces travaux ont été financés par l’Agence nationale de la recherche (ANR) avec le projet BIPHASNANOCAT : Nouvelle approche en catalyse biphasique par confinement du catalyseur dans des polymères cœur-coquille de taille nanométrique.
Transformer des huiles dans l’eau !
Mots clés : catalyse dans l’eau, chimie verte, recyclage
Rhodium-catalyzed aqueous biphasic hydrogenation of alkenes with amphiphilic phosphine-containing core-shell polymers, Joumaa, A., Chen, S., Vincendeau, S., Gayet, F., Poli, R., Manoury, E., Molecular Catalysis, 2017, 438, 267-271, DOI:10.1016/j.mcat.2017.06.005
Référence
Équipe
Ligands, architectures complexes et catalyse
© Eric Manoury/LCC Toulouse
II. Chimie et santé
Les ions cuivre sont impliqués dans l’étiologie de la maladie d’Alzheimer, en particulier par leur aptitude à former des espèces réactives de l’oxygène (ERO), très toxiques. Au sein de la fente synaptique, lieu où les premiers éléments de la maladie se développent, les ions cuivre sont liés au peptide amyloïde-beta (Aβ), et le complexe ainsi formé produit des quantités significatives d’ERO participant au stress oxydant global détecté dans la maladie.
C’est afin de cibler les ions cuivre et de les rendre inactifs en formation d’ERO que des ligands à visée thérapeutique sont développés.
L’objectif de ce travail est davantage de mettre en évidence certaines propriétés que ces ligands doivent posséder pour être des ligands efficaces (i.e., conduisant à l’arrêt de la production d’ERO par le complexe Cu(Aβ)), et particulièrement l’importance de la vitesse de captation de l’ion cuivre(II) par le ligand.
L’étude d’une famille de ligands macrocycliques possédant des propriétés identiques met en évidence tout d’abord une meilleure affinité des ligands pour les ions Cu(II) que le peptide Aβ, ce qui leur donne la capacité d’extraire les ions Cu(II) du peptide Aβ. La seconde propriété de ces ligands est une résistance à la réduction des complexes de Cu(II) formés, qui ne produisent donc pas des ERO. Malgré ces propriétés identiques partagées par les différents ligands étudiés, seuls certains d’entre eux sont aptes à stopper la production des ERO par le complexe Cu(Aβ) : ceux dont les vitesses de captation des ions Cu(II) sont suffisamment élevées. Ce travail met ainsi en évidence l’importance de paramètres cinétiques, jusqu’alors peu (voire pas) discutés dans la conception de ligands contre Alzheimer. Ces résultats illustrent toute la complexité, jusqu’alors mésestimée, de la conception de ligands dans le cadre d’Alzheimer.
Collaboration
Ces travaux ont été réalisés en collaboration avec le laboratoire Chimie électrochimie moléculaires et chimie analytique (CEMCA,CNRS/Université de Bretagne Occidentale).
Financements
Ces travaux ont été financés par le conseil européen de la recherche avec l’ERC starting grant aLzINK
« Alzheimer’s disease and Zinc: the missing link ? ».
Cibler les ions cuivre pour lutter contre Alzheimer : vite fait, bien fait !
Mots clés : chélateur, cuivre, stress oxydant
Kinetic is crucial when targeting copper ions to fight Alzheimer’s disease: an illustration with azamacrocyclic ligands, Conte-Daban, A., Beyler, M., Tripier, R., Hureau, C., Chem. Eur. J. 2018, 24, 8447-8452, DOI:10.1002/
chem.201801520
Référence
Équipe
Alzheimer et amyloïdes : bases moléculaires, thérapie par chélation et détection
© Christelle Hureau/LCC Toulouse
Les dendrimères sont des macromolécules très ramifiées, dont la structure ressemble à la ra- mure des arbres, mais à l’échelle de quelques nanomètres. Les scientifiques, spécialisés dans la synthèse de dendrimères ayant un atome de phosphore à chaque point de ramification et dans l’étude de leurs propriétés, ont édité un livre sur les propriétés de ces dendrimères phosphorés en biologie et nanomédecine. Ce livre a aussi été écrit grâce à la participation de 18 laboratoires de recherche, dans 7 pays européens, dont les compétences vont de la chimie jusqu’à la médecine dans des hôpitaux universitaires.
Les 14 chapitres concernent successivement la synthèse des dendrimères phosphorés et leurs méthodes de caractérisation, en particulier par résonance paramagnétique électronique (RPE) pour des dendrimères ayant des propriétés an- ti-cancéreuses, et l’utilisation de dendrimères fluorescents comme marqueurs en biologie.
D’autres exemples concernent des biomaté- riaux à base de dendrimères phosphorés, en particulier comme outils de diagnostic. Le rôle de dendrimères phosphorés contre le VIH, comme vecteurs de gènes, comme anti-cancé- reux, pour prévenir l’inflammation pulmonaire, contre les maladies du système nerveux cen- tral, pour traiter des inflammations chroniques, est mis en évidence dans les chapitres suivants.
Le futur des dendrimères en nano-médecine et l’utilisation de dendrimères phosphorés pour la détection sûre et rapide de pathogènes sont abordés dans les deux derniers chapitres.
La plupart de ces applications sont au stade de la recherche, l’une est au stade préclinique (propriétés anti-inflammatoires), une autre est au stade développement sur le marché (dé- tection de pathogènes). Deux start-up ont été créées pour valoriser ces deux applications particulières.
Les dendrimères phosphorés en biologie et nanomédecine
Mots clés : chimie du phosphore, dendrimères, nanomédecine
Chimie et santé
Collaborations
Ce livre a été réalisé en collaboration avec 18 laboratoires de recherche, dans 7 pays européens, de la chimie jusqu‘aux hôpitaux universitaires.
Phosphorus dendrimers in biology and nanomedicine, Caminade, A.M., Turrin, C.O., Majoral, J.P. (Eds), Pan Stan- ford Publishing, Singapour, 2018, 14 chapitres, pp 1-372. ISBN 978-981-4774-33-8 (hard cover); ISBN 978-1-315- 11085-1 (e-book)
Référence
Équipe
Dendrimères et hétérochimie
© Anne-Marie Caminade/LCC Toulouse
Les lipides alcynylcarbinols (LAC), extraits d’éponges marines, présentent un large spectre d’activités biologiques, en particulier anti-tumorales. Partant d’un représentant des plus simples extrait de Cribrochlina vasculum, et de cellules de cancer du colon pour tests in vitro (HCT116), des études en collaboration avec d’autres chimistes ont permis d’établir des relations structure-activité en fonction de quatre éléments structuraux: 1) la nature des (in) saturations géminales du centre carbinol, 2) la configuration absolue et 3) la substitution de ce dernier, 4) la longueur de la chaîne lipidique ou la taille totale du squelette. Ces éléments se sont avérés des facteurs quasi-indépendants.
Un pharmacophore présentant un « bon » compromis activité/stabilité/accessibilité est un dialcynylcarbinol (DAC) secondaire terminal (H-C≡C-CH(OH)-C≡C-R) dont le groupement
H-C≡C- est en position pro-S, tandis que la longueur de chaîne optimale correspond à n = 11 quand l’insaturation insat-2 contient une unique triple liaison.
Les résultats illustrent le mérite d’une approche rationnelle simple dans un but de conception de médicaments. En effet, le mode d’action de ces molécules, étudié par des biologistes, s’avère sans précédent dans le domaine des anti-can- céreux. Suite à des résultats de pharmacociné- tique in vivo encourageants obtenus sur une sé- rie de DAC particulière, un brevet est en cours de rédaction et des tests sur modèles murins doivent démarrer prochainement dans le cadre d’un projet de maturation SATT en vue d’une possible entrée à moyen terme en phases cli- niques pour un cancer spécifique.
Chimie et santé
Escadrilles moléculaires contre le cancer : dialcynyl-carbinols et escortes lipidiques
Mots clés : cancer, produits « post-naturels », triples liaisons
Collaborations
Ces travaux ont été réalisés en collaboration avec l’Institut de pharmacologie et de biologie structurale (IPBS, CNRS/Université Toulouse III - Paul Sabatier) et le Laboratoire de synthèse et physico-chimie de molécules d’inté- rêt biologique (SPCMIB, CNRS/ Université Toulouse III - Paul Sabatier).
Financements
Ces travaux ont été financés par l’IDEX de l’Université de Toulouse : «Fishing out the intracellular target of cyto- toxic novel pharmacophores bio-inspired from marine sponges» (Fishing sponges) et par le projet fondation ARC pour la recherche sur le cancer : « Développement de nouveaux agents antitumoraux à partir du pharmacophore dialcynylcarbinol (PJA 20171206477) ».
From natural to artificial antitumor lipidic alkynylcarbinols: asymmetric synthesis, enzymatic resolution, and refined SARs. Listunov, D., Joly, E., Rullière, P., Gaspard, H., Bernardes-Génisson, V., Génisson, Y., Maraval, V., Chau- vin, R. Synthesis 2018, 50, 3114-3130, DOI:10.1055/s-0037-1610006
Référence
Équipe
Molécules insaturées pour la physique, la biologie et la chimie
© Rémi Chauvin/LCC Toulouse
Les leishmanioses sont des maladies tropicales négligées qui touchent près d’un million de per- sonnes dans le monde et sont responsables d’environ 50.000 décès par an selon l’Orga- nisation mondiale de la santé. Ces infections sont causées par des parasites intracellulaires du genre Leishmania, transmis par la piqure d’un insecte hématophage vecteur. Il existe à ce jour très peu de traitements efficaces, peu toxiques et administrables par voie orale pour traiter les patients atteints dans les pays en voie de développement. À la recherche de nou- velles molécules antileishmaniennes, dans la continuité de précédents travaux ayant permis l’identification d’une molécule « hit initiale », une série originale de 3-nitroimidazopyridines possédant un groupement phénylthio en posi- tion 8 (en rose sur la figure) a été synthétisée.
Son évaluation antiparasitaire in vitro a permis de mettre en évidence une molécule chef de file, présentant à la fois une faible cytotoxicité
sur la lignée humaine HepG2 (CC50 > 100 µM) et une bonne activité antileishmanienne (IC50 = 1-2 µM) contre Leishmania donovani, Leishma- nia infantum et Leishmania major, comparati- vement à des substances actives de référence.
Cette molécule, présentant un faible potentiel rédox (E° = -0,63 V), est une pro-drogue sélec- tivement bioactivée par les nitroréductases de type 1 du parasite, conduisant à la formation de métabolites réduits cytotoxiques. De plus, cette molécule n’est ni mutagène, ni génotoxique, à la différence de bon nombre de nitrohété- rocycles utilisés en thérapeutique comme le métronidazole. Enfin, cette molécule présente une faible stabilité microsomale (T1/2 = 3 min) mais ses métabolites (produits de S-oxydation) demeurent actifs : des études d’activité in vivo sur un modèle murin sont donc en cours de réa- lisation pour juger du potentiel pharmaceutique de cette molécule.
Chimie et santé
De nouvelles molécules prometteuses pour lutter contre les leishmanioses
Mots clés : anti-infectieux, leishmanioses, nitro-hétérocycles
Collaborations
Ces travaux ont été réalisés en collaboration avec : l’Institut de chimie radicalaire (ICR, CNRS/ Aix Marseille Univ), l’unité Vecteurs – Infections Tropicales et Méditeranéennes (VITROME, Aix Marseille Univ/IRD/AP-HM/
SSA), l’unité Neuroépidémiologie Tropicale (NET, INSERM/Université de Limoges/ CHU de Limoges), le service d’anatomopathologie du CHU de Limoges, le Laboratoire membranes et cibles thérapeutiques (LMCT, INSERM, SSA, Aix Marseille Univ), l’unité PharmaDev (Université de Toulouse, IRD, Université Toulouse III - Paul Sabatier), l’unité Toxalim (Université de Toulouse/INRA/ENVT/INP-Purpan/Université Toulouse III - Paul Sabatier), le Centre d’études et de recherche sur le médicament de normandie (CERMN, Normandie Université, Faculté de Pharmacie de Caen) et l’University of Dundee, School of Life Sciences, Royaume-Uni.
Nongenotoxic 3-nitroimidazo[1,2-a]pyridines are NTR1 substrates that display potent in vitro antileishmanial acti- vity, Fersing, C., Basmaciyan, L., Boudot, C., Pedron, J., Hutter, S., Cohen, A., Castera-Ducros, C., Primas, N., Laget, M., Casanova, M., Bourgeade-Delmas, S., Piednoel, M., Sournia-Saquet, A., Belle Mbou, V., Courtioux, B., Boutet-Robinet, É., Since, M., Milne, R., Wyllie, S., Fairlamb, A. H., Valentin, A., Rathelot, P., Verhaeghe, P., Vanelle, P., Azas, N. ACS Med. Chem. Lett. 2019, 10, 34-39, DOI:10.1021/acsmedchemlett.8b00347
Référence
Équipe
Agents anti-infectieux moléculaires et macromoléculaires
© Pierre Verhaeghe/LCC Toulouse
L’Organisation mondiale de la santé qualifie l’émergence de la résistance antimicrobienne de crise mondiale et de grande menace pour la santé publique. Une étude menée par l’éco- nomiste Jim O’Neill prédit qu’en 2050, la résis- tance antimicrobienne sera la première cause de décès dans le monde avec plus de 10 mil- lions de victimes par an, devant les cancers. La recherche et le développement de nouveaux antibiotiques sont donc de la plus haute impor- tance.
Dans ce contexte, le monoxyde d’azote (NO•) dont les nombreuses propriétés biologiques sont fortement dépendantes de sa concentration a un rôle déterminant à jouer.
La stratégie originale suivie dans cette étude consiste à contrôler sa dose par l’influence de la lumière (photothérapie). Les complexes de ruthénium à ligand nitrosyle sont une source exogène de NO• particulièrement adaptée.
En effet, ce sont des systèmes capables de libérer NO• dans l’eau sous irradiation à un et deux photons. L’effet bactéricide du complexe trans (NO,OH)-[RuFT(Cl)(OH)(NO)]PF6 (RuNO) irradié est étudié sur une souche bactérienne
résistante à la méthicilline : Staphylococcus epidermidis ATCC 35984. L’étude montre la présence d’aggrégats planctoniques, forme intermédiaire dans la formation de biofilms. Le complexe (RuNO) montre un caractère inhibiteur indéniable avec environ 50 % de mortalité observée pour une faible concentration de 0,1 µmol/L (soit 74 µg/mL). En utilisation combinée avec la méthicilline, la résistance de la souche ATCC 35984 est levée puisque la concentration minimale inhibitrice de la méthicilline est diminuée d’un facteur 100. Cela signifie qu’une concentration de 5 µg/mL (au lieu de 500) suffit pour inhiber la croissance des bactéries. Ces résultats sont particulièrement prometteurs quant à la perspective du développement d’une thérapie antimicrobienne.
Les avantages de la photothérapie antimicro- bienne sont nombreux. L’utilisation de systèmes photoactivables donneurs de NO• permet de traiter une zone d’infection définie. Cette tech- nique est non invasive et l’irradiation à deux photons permet d’éviter les brûlures des tissus environnants, avec une profondeur de pénétra- tion et une précision importantes.
Chimie et santé
Ruthénium-Nitrosyle (NO) : photothérapie innovante contre l’antibiorésistance
Mots clés : antibiorésistance, complexe de ruthénium nitrosyle photoréactif, libération de NO
Collaborations
Ces travaux ont été réalisés en collaboration avec l’Institut de pharmacologie et de biologie structurale (IPBS, CNRS/Université Toulouse III - Paul Sabatier) et le laboratoire des Interactions moléculaires et réactivités chimique et photochimique (IMRCP, CNRS/Université Toulouse III - Paul Sabatier).
Financements
Ces travaux ont été financés par la bourse COMUE région Occitanie (RuNOthérapie).
Effect of trans (NO, OH)-[RuFT(Cl)(OH)NO](PF6) ruthenium nitrosyl complex on methicillin-resistant
Staphylococcus epidermidis, Boce, M., Tasse, M., Mallet-Ladeira, S., Pillet, F., Da Silva, Ch., Vicendo, P., Lacroix, P.G., Malfant, I., Rols, M.-P., Scientific Reports 2019, 9, 4867, 1-8, DOI:10.1038/s41598-019-41222-0
Référence
Équipe
Molécules et composites pour l’optique
© Isabelle Malfant/LCC Toulouse
Le traitement du paludisme (ou malaria) repose sur l’utilisation de bi- ou tri-thérapies contenant un composé de la famille des artémisinines, mo- lécules possédant une fonction endoperoxyde (fonction O-O dans un cycle). Afin de limiter les risques de résistance, ces médicaments associés sont choisis pour leurs propriétés pharmacocinétiques et modes d’actions com- plémentaires. L’efficacité de ces traitements est cependant remise en question, notamment en Asie du Sud-Est, par l’émergence mas- sive de parasites résistants aux artémisinines.
Plusieurs candidat-médicaments possédant, comme les artémisinines, une fonction endope- roxyde sont actuellement en phase d’évaluation clinique. Il est donc essentiel de déterminer les risques de résistances croisées entre les arté- misinines et les autres molécules possédant également une fonction endoperoxyde. C’est dans ce contexte que les trioxaquines, molé- cules hybrides à visée antipaludique, associant un trioxane contenant la fonction endoperoxyde à une autre molécule antipaludique de type qui-
noléine, sont utilisées comme molécules outils pour mimer les combinaisons thérapeutiques en développement. Cette étude met en évi- dence que les parasites résistants aux artémisi- nines résistent également aux trioxaquines. De plus, l’utilisation prolongée de trioxaquines sur des parasites sensibles entraine la sélection de parasites résistants non seulement aux trioxa- quines mais aussi aux artémisinines. La molé- cule associée à l’endoperoxyde ne permet donc pas d’éviter d’une part les résistances croisée et d’autre part l’émergence de résistances.
Ces résultats soulèvent de fortes inquiétudes quant à l’utilisation future d’antipaludiques dont le mode d’action repose sur le motif endope- roxyde. Ces travaux soulignent l’importance de comprendre les mécanismes mis en place par les parasites résistants afin de développer des solutions thérapeutiques adaptées, mais égale- ment de diversifier les candidats-médicaments proposés grâce à une approche transversale en biologie - chimie thérapeutique - santé.
Chimie et santé
Résistances croisées, une épée de Damoclès sur la prise en charge du paludisme
Mots clés : endoperoxyde, paludisme, résistance
Collaborations
Ces travaux ont été réalisés en collaboration avec l’Institut Pasteur du Cambodge et l’Institut Cochin (CNRS/
INSERM/Université Paris Descartes).
Financements
Ces travaux ont été financés par l’agence nationale de la recherche (ANR) avec le projet « MALARTRES : Résis- tance de Plasmodium aux antipaludiques de la famille des artémisinines ».
Endoperoxide-based compounds: cross-resistance with artemisinins and selection of a Plasmodium falciparum lineage with a K13 non-synonymous polymorphism, Paloque, L., Witkowski, B., Lelièvre, J., Ouji, M., Ben Had- dou, T., Ariey, F., Robert, A., Augereau, J-M., Ménard, D., Meunier, B., Benoit-Vical, F., J Antimicrob Chemother 2018, 73, 395-403, DOI:10.1093/jac/dkx412
Référence
Équipe
Nouvelles molécules antipaludiques et approches pharmacologiques
© Lucie Paloque/LCC Toulouse
III. Chimie et matériaux
Les nano-aimants moléculaires obtenus sous forme de systèmes discrets (notées SMMs) ou unidimensionnels (notées SCMs) sont caracté- risés par une aimantation bistable « nord » et
« sud » mimant les bits « 0 » et « 1 ». De tels systèmes pourraient présenter des densités de stockage inégalées par rapport aux nanopar- ticules magnétiques constituant nos disques durs actuels. Cependant les températures aux- quelles leurs propriétés d’aimant se manifestent restent basses. Ces températures dépendent d’une énergie d’inversion du spin (∆eff) qui est fonction de l’anisotropie magnétique et des in- teractions d’échange. Néanmoins, l’alignement
des moments magnétiques locaux est essentiel pour maximiser l’anisotropie globale. Les cher- cheurs ont conçu un composé unidimensionnel magnétique constitué de complexes de Fe(II) heptacoordinés (se comportant comme des petits aimants) et de complexes de Cr(III) au travers de ligands cyanure de façon à aligner les spins parallèlement à l’axe de la chaine. Sa barrière d’inversion, ∆eff = 113 K, positionne ce matériau parmi les rares exemples au-dessus de 100 K. Ces travaux ouvrent des perspectives pour l’amélioration des propriétés des aimants moléculaires.
Quand des aimants moléculaires sont organisés en chaine, leur orientation relative fait leur force
Mots clés : anisotropie magnétique, chaines-aimants, complexes heptacoordinés
Cyano-Bridged Fe(II)-Cr(III) Single-Chain Magnet Based on Pentagonal Bipyramid Units: on the Added Value of Aligned Axial Anisotropy, Pichon, C., Suaud, N., Duhayon, C., Guihéry, N., Sutter, J.-P., J. Am. Chem. Soc. 2018, 140, 7698-7704, DOI:10.1021/jacs.8b03891
Référence
Équipe
Matériaux moléculaires et supramoléculaires
© Céline Pichon/LCC Toulouse
Un avion est foudroyé en moyenne une fois par an. Pour alléger les avions, les fuselages initia- lement construits en aluminium sont de plus en plus remplacés par des matériaux composites renforcés par des fibres de carbone, un maté- riau léger aux propriétés mécaniques adap- tées. Cependant, celui-ci souffre d’une trop faible conductivité électrique pour permettre l’effet cage de Faraday protecteur vis-à-vis de la foudre. Il est donc important d’améliorer cette propriété notamment pour éviter les dommages causés par les radiations électromagnétiques et/ou les décharges électrostatiques (i.e. les coups de foudre). Une solution à ce problème est d’inclure dans le matériau composite des nanomatériaux conducteurs (et magnétiques) à forte anisotropie pour atteindre le seuil de per- colation avec un faible taux de charge. Dans ce contexte, le nickel est un bon candidat. Il peut efficacement dissiper les champs magnétiques et électriques et il est résistant à l’oxydation grâce à la formation naturelle d’un oxyde pas- sivant.
Dans ce travail, des nanofils de nickel mono-
cristallins de 20 nm de diamètre et jusqu’à 2 µm de long sont synthétisés en solution organique par hydrogénolyse d’un complexe de nickel (stéarate de nickel) en présence d’amines ali- phatiques. Il n’y a pas de joints de grains dans la nanostructure et de façon remarquable, aucune paroi de domaine magnétique n’a été observée. La réponse magnétique de ces na- nofils est donc constante tout au long du fil et ne montre aucun vortex. Enfin, pour étudier la dissipation électrique de ces nanofils de nickel, ils ont été dispersés dans une résine époxy po- lyamide puis imbibés dans un tissu composite carboné. Leur comportement a été évalué par mesures de décroissance de potentiel de sur- face et comparé au composite seul. Avec 5 % en masse de nanofil de nickel, l’étude démontre que la dissipation est beaucoup plus efficace et complète en une minute environ par rapport au composite non dopé. Ces travaux montrent les atouts de l’approche organométallique pour la préparation de matériaux composites perfor- mants.
Chimie et matériaux
Des matériaux composites pour l’aéronautique : les atouts d’une approche organométallique
Mots clés : chimie organométallique et nanomatériaux, dissipation électrique dans des coupons composites, nanofils de nickel monocristallins
Collaborations
Ces travaux ont été réalisés en collaboration avec le Centre d’élaboration de matériaux et d’études structurales, (CEMES, CNRS), le Laboratoire de physique et chimie des nano-objets (LPCNO, CNRS/INSA/Université
Toulouse III - Paul Sabatier), le Laboratorio de Microscopias Avanzadas (LMA, Instituto de Nanociencia de Aragon (INA)/Universidad de Zaragoza, Espagne) et le Laboratoire plasma et conversion d’énergie (LAPLACE, CNRS/
Toulouse INP/Universite Toulouse III - Paul Sabatier).
Financements
Ce travail a été financé par le CNRS, le RTRA Sciences et Technologies pour l’Aéronautique et l’Espace, le Gobierno de Aragón (Grant E81).
Air-stable Anisotropic Monocrystalline Nickel Nanowires Characterized using Electron Holography, Drisko, G. L., Gatel, C., Fazzini, P.-F., Ibarra, A., Mourdikoudis, S., Bley, V., Fajerwerg, K., Fau, P., Kahn, M., L. Nano Letters, 2018, 18, 1733−1738, DOI:10.1021/acs.nanolett.7b04791
Référence
© Pierre Fau/LCC Toulouse
Ces travaux visent la production d’un carburant solaire, l’hydrogène, par photo-décomposition de la molécule d’eau. Le principal verrou à la production de H2 par cette voie est la lenteur de la réaction concomitante de formation d’oxy- gène. Dans ce domaine, les nanomatériaux ont émergé récemment comme catalyseurs potentiels, ouvrant de nouvelles perspectives.
Mener des études pertinentes sur l’influence de la structure des nanomatériaux sur leurs perfor- mances catalytiques afin d’établir des relations structure/propriétés, requiert de maîtriser fine- ment leur synthèse.
La synthèse organométallique de nanoparti- cules d’oxyde de cobalt (Co3O4) et le greffage covalent de complexes photosensibles de type Ru(II) polypyridyliques (PS) à leur surface, via des fonctions phosphonates, ont constitué
le socle de cette étude. Les nanomatériaux PS-Co3O4 résultants représentent les pre- mières dyades hybrides comportant un métal de transition de la première rangée, abondant et peu coûteux, capables de catalyser, sous activation lumineuse, la réaction de formation de l’oxygène. Les résultats obtenus illustrent l’apport de la chimie de coordination au travers de performances photo-catalytiques significati- vement plus élevées que celles obtenues avec de simples mélanges des mêmes composants mais non liés, validant ainsi l’intérêt du concept appliqué. L’élaboration d’autres systèmes hy- brides impliquant d’autres métaux et/ou com- plexes photosensibles est en cours dans l’ob- jectif d’identifier des systèmes plus performants.
Chimie et matériaux
Lien covalent entre complexes photosensibles et
nanoparticules pour une oxydation de l’eau plus efficace.
Mots clés : hydrogène, nanocatalyse, photo-décomposition de l’eau
Collaborations
Ces travaux ont été réalisés en collaboration avec le département de chimie de la faculté des sciences de l’Université autonome de Barcelone, l’Institut des Sciences Moléculaires (Bordeaux INP/CNRS/Université de Bordeaux), l’Institut Català d’Investigació Química (ICIQ, Barcelona Institute of Science and Technology), le Centre d’élaboration de matériaux et d’études structurales (CEMES, CNRS), le Department of Applied Chemistry (Faculty of Chemistry, University of the Basque Country (UPV-EHU) et IKERBASQUE (Basque Foundation for Science, Bilbao, Espagne).
Financements
Ces travaux ont été financés avec le projet FEDER MINECO, l’IDEX UNITI Emergence et le CNRS, le GDRI HC3A CNRS action (Catalunya/Midi-Pyrénées) et le CTP regional action.
Light-driven water oxidation using hybrid photosensitizer-decorated Co3O4 nanoparticles, De Tovar, J., Romero, N., Denisov, S., Bofill, R., Gimbert-Suriñach, C., Ciuculescu-Pradines, D., Drouet, S., Llobet, A., Lecante, P., Col- liere, V., Freixa, Z., McClenaghan, N., Amiens, C., García-Antón, J., Philippot, K., Sala,X., Materials Today Energy 2018, 9, 506-515, DOI:10.1016/j.mtener.2018.07.008
Référence
Équipe
Ingénierie des nanoparticules métalliques
© Philippot Karine/LCC Toulouse
L’électronique conventionnelle à base de sili- cium approchant ses limites physiques, il existe un besoin évident de nouveaux matériaux conducteurs pouvant fournir des dispositifs de plus en plus petits. Les matériaux moléculaires peuvent répondre à ces objectifs : ils conduisent l’électricité aussi bien que les matériaux tradi- tionnels et présentent en plus l’avantage d’être beaucoup plus légers. Par ailleurs, la réduction de la taille des dispositifs peut profiter égale- ment de la réduction de la taille des maté- riaux eux-mêmes. Cette étude s’intéresse aux conducteurs moléculaires organiques produits sous la forme de nanoparticules.
Les molécules organiques ou métallo-orga- niques présentant une bonne planéité peuvent s’empiler dans une direction pour fournir un arrangement structural favorable à des interac- tions électroniques permettant la conduction électrique de la matière obtenue. À l’échelle macroscopique, le matériau se présente sous forme d’aiguilles révélant son arrangement mo- léculaire unidimensionnel. Ce travail rapporte leur préparation sous forme de nanoparticules.
Plusieurs méthodes de préparation sont dé- crites : elles mettent en œuvre divers types de molécules qui, ajoutées au milieu de synthèse, permettent de contrôler la croissance de la ma- tière. Les nanoparticules obtenues présentent des propriétés électriques similaires de celles connues pour les cristaux macroscopiques.
L’insolubilité des conducteurs moléculaires dans les solvants usuels rendent leur intégra- tion difficile dans des dispositifs électroniques.
Leur préparation sous la forme de nanoparti- cules permet d’envisager leur obtention sous la forme de dispersions stables dans des solvants pouvant être ultérieurement utilisées par pulvé- risation sur des surfaces ou en inclusion dans des matrices. Des suspensions colloïdales de nanoparticules de conducteurs moléculaires ont été obtenues et utilisées pour préparer des composites utilisables pour l’évacuation de charges électriques et l’absorption d’ondes électromagnétiques. Elles sont également étu- diées pour des applications en thermoélectri- cité.
Financements
Ce travail a été financé avec des Contrats doctoraux MESR et CNES-Toulouse, et le Programme Européen EURI- PIDES.
Chimie et matériaux
Nanoparticules de conducteurs moléculaires : un défi enfin relevé !
Mots clés : Conducteurs moléculaires, nano-objets, tétrathiafulvalène et dérivés
Collaborations
Ces travaux ont été réalisés en collaboration avec l’ICN2 de Barcelone, le Tokyo Institute of Technology, le NHMFL de la Florida State University, Thales-Alenia-Space à Toulouse, le Laboratoire de chimie agro-industrielle (LCA, INRA/INP-ENSIACET).
Nanoparticles of Organic Conductors, de Caro, D., Faulmann, C., Valade, L., Molecular Materials 2017, Malhotra S., Fraxedas J., Patra A., Prasad B. L. V. (eds.), Taylor & Francis, 127-149, DOI:10.1039/c0nj00858c
Référence
Équipe
Molécules et matériaux
© De Caro Dominique/LCC Toulouse
Certains complexes de métaux de transition peuvent exister sous deux états stables : l’état bas spin (BS) et l’état haut spin (HS).
La transition de spin (TS), qui correspond au passage réversible d’un état à l’autre, peut être déclenchée par l’action d’un stimulus comme une irradiation lumineuse. De par leur propriété de commutation entre deux états ayant des propriétés physiques bien distinctes, ces matériaux pourraient trouver des applications notamment en électronique, en optique et dans les actionneurs mécaniques. Pour la plupart de ces applications, il est cependant nécessaire que le laps de temps entre le stimulus et le changement d’état du complexe à TS soit infime – permettant un fonctionnement à des cadences élevées. Ces travaux mettent en évidence, pour la première fois, cette dynamique de la TS dans des films minces nanométriques d’intérêt technologique.
Après excitation du film (laser femtoseconde), le retour dans l’état initial s’effectue entre une centaine et mille nanosecondes. Les mesures de spectroscopie optique femtoseconde montrent que le mécanisme fondamental qui régit la TS se décompose en 4 étapes élémentaires : 1) la photo-commutation moléculaire, 2) le
chauffage et l’expansion du réseau cristallin, 3) l’activation de la barrière d’énergie BS- HS, 4) la dissipation de la chaleur suivie de la relaxation dans l’état initial. Les étapes 3 et 4 sont les étapes limitantes dans la dynamique de commutation des molécules. Les mesures montrent également que plus le film moléculaire à TS est fin plus la relaxation est rapide.
Ces résultats montrent l’importance de l’effet de la réduction de taille sur la dynamique de commutation des systèmes à TS. Au-delà de l’aspect fondamental, ces connaissances sont aussi cruciales pour arriver à une maitrise de la commutation des propriétés physiques après l’application du stimulus. En particulier, ces mesures donnent une première indication de la fréquence de commutation accessible dans des dispositifs (photoniques, jonctions électroniques) qui emploieraient ces films minces. De plus, cette étude est réalisée sur des films minces, d’une qualité et d’une stabilité inédites, qui présentent une TS proche de la température ambiante. Ces premières études constituent une avancée décisive pour l’intégration de ces films minces nanométriques à TS dans des dispositifs commutables.
Chimie et matériaux
Vers l’application des matériaux à transition de spin dans des dispositifs commutables ultrarapides
Mots clés : complexes à transition de spin, matériaux photo-commutables, spectroscopie optique femtoseconde
Collaboration
Ces travaux ont été réalisés en collaboration avec l’Institut de physique de Rennes (IPR, CNRS/Université de Rennes).
Financements
Ces travaux ont été financés par la Commission Européenne (projet SPINSWITCH), par l’Agence nationale de la recherche (projet ELASTICA), par la Région Occitanie (bourse A-C Bas) et par le CNRS (projet Emergence 2018).
Finite Size Effects on the Switching Dynamics of Spin-Crossover Thin Films Photoexcited by a Femtosecond Laser Pulse, Ridier, K., Bas, A-C., Shalabaeva, V., Nicolazzi, W., Salmon, L., Molnar, G., Bousseksou, A., Lorenc, M., Bertoni, R., Collet, E., Cailleau, H., Adv. Mater. 2019, 31, 1901361, DOI:10.1002/adma.201901361
Référence
Équipe
Matériaux moléculaires commutables
© Ridier Karl/LCC Toulouse
Les événements du LCC
Fête de la science
Chaque année, à l’automne, le laboratoire ouvre ses portes au grand public dans le cadre de la Fête de la science. En 2019, les personnels du laboratoire ont ainsi accueilli une centaine de personnes autour du thème : « la chimie et ses applications : bousculons les idées reçues ».
Participation à l’ESOF
En 2018, Toulouse était la capitale européenne de la science, accueillant pour la première fois l’Euroscience open forum. À cette occasion, le LCC a organisé pour la première fois une « journée scientifique des jeunes du LCC » afin de permettre aux jeunes scientifiques non-permanents du LCC (doctorants, stagiaires post-doctorants, …) de présenter leurs travaux scientifiques et d’échanger avec les autres membres du laboratoire, mais aussi avec la communauté des chimistes de Toulouse et au-delà. Ce moment de formation à la communication scientifique, d’échanges scientifiques et d’établissement de relations personnelles, multidisciplinaire et intergénérationnel était labellisé ESOF.
Année de la chimie
Dans le cadre de l’Année de la chimie de l’école à l’université, le 20 mars 2019, une quarantaine d’enseignant.es du second degré étaient accueilli.es dans le laboratoire pour une journée de formation à la culture scientifique en chimie, co-organisée par l’Institut de chimie du CNRS, le CNRS Occitanie Ouest et Gianni Colamonico, Inspecteur régional pédagogique.
2018 et 2019 furent deux années riches en événements pour le laboratoire, permettant ainsi une large diffusion des recherches qui s’y font. Vous découvrirez ci-dessous quatre focus sur des événements marquants.
Visite officielle du CPER Nanomat
Plusieurs achats d’équipements du laboratoire ainsi que la réhabilitation du 3ème étage du LCC ont été acquis grâce au Contrat plan état région Nanomat.
En février 2019, Jean-Luc Moudenc, maire de Toulouse, est venu visiter le laboratoire et découvrir ces nouveaux instruments scientifiques.
Lexique
Anisotropie
État, qualité d’une substance anisotrope, dont les propriétés varient selon la direction considérée.
Catalyse / catalyseur
La catalyse définit tout processus qui permet d’accélérer une réaction chimique par le biais d’un catalyseur : ce dernier, qui est couramment sous la forme liquide ou solide, fournit des sites actifs dont l’interaction avec les réactifs (produits à transformer) permet d’abaisser les barrières d’énergie à franchir pour obtenir les produits de réaction.
Chélate
Complexe de coordination d’un ion métallique dont l’un au moins des ligands est un anion possédant deux ou plusieurs sites complexants, qui permettent de fixer l’ion métallique comme une bille dans une pince.
Cytotoxicité
Propriété d’un agent chimique ou biologique à altérer la viabilité des cellules, éventuellement jusqu’à les détruire.
Diastéréosélectif, -ive
Se dit d’une synthèse ou d’une réaction au cours de laquelle un ou plusieurs éléments stéréogènes nouveaux sont introduits dans une molécule de manière telle que des diastéréo-isomères sont produits en quantités inégales.
Enantiomérie / énatiomères
L’énantiomérie est une propriété de certaines molécules stéréoisomères, dont deux des isomères sont l’image l’un de l’autre dans un miroir plan mais ne sont pas superposables. L’un des énantiomères (appelé dextrogyre et représenté par le signe (+)) possède la propriété de dévier la lumière polarisée à droite, tandis que l’autre (lévogyre, (-)) la dévie à gauche avec la même valeur absolue.
Enantiosélectif, -ive
Se dit d’une synthèse ou d’une réaction au cours de laquelle sont obtenus, à partir d’un précurseur achiral, deux énantiomères d’un produit chiral en quantités inégales.
Fente synaptique
Espace entre deux cellules nerveuses (neurones) dans lequel est réalisée la transmission de l’information via des messagers chimiques (neurotransmetteurs).
Hydrogénation
Réaction chimique qui consiste en l’addition d’une molécule de dihydrogène (H
2) à un autre composé. Cette réaction est habituellement employée pour réduire ou saturer des composés organiques. Elle nécessite en général une catalyse, les réactions sans catalyse nécessitant de très hautes températures.
Pharmacocinétique
Devenir d’une substance active dans un organisme (absorption, distribution, métabolisme, excrétion).
Polymère
Substance composée de macromolécules.
Réduction
Réaction chimique par laquelle un (ou plusieurs) atome(s) d’une molécule ou d’un ion gagne(nt) un (ou plusieurs) électron(s).
Réticulation
Formation d’un réseau tridimensionnel par création de liaisons entre les chaînes macromoléculaires d’un polymère.
Spin
Caractéristique quantique des particules liée à leurs propriétés de rotation ne pouvant prendre que des valeurs entières ou demi-entières.
XPS
Spectrométrie photoélectronique par rayon X.
Highlights 2019
Laboratoire de chimie de coordination 205 route de Narbonne, Toulouse https://www.lcc-toulouse.fr/
@LCC_CNRS
Azzedine Bousseksou
Stéphanie Bastin Emilie Delahaye Céline Deraeve Lucie Paloque Lucie Routaboul Martine Urrutigoity Laure Vayssettes
Comité éditorial et rédactionDirecteur de la publication
Coordination de la publication et conception graphique
Merci à l’ensemble du personnel du laboratoire qui a contribué à la réalisation de cette brochure
Remerciements
Impression
Cette brochure a été imprimée chez Equinox imprimerie en novembre 2019 sur du papier issu de forêts gérées durablement.
Photo de couverture
