Equipes de recherche

 

Le LabEx Chimie des Systèmes Complexes rassemble 19 chercheurs et leurs équipes, de l'Université de Strasbourg et du CNRS, situées sur les trois campus de Strasbourg (Cronenbourg, Esplanade et Illkirch).

 

Résonance Magnétique et Biophysique des Membranes

Burkhard Bechinger

Burkhard Bechinger

Le laboratoire de Biophysique des Membranes et de RMN étudie des systèmes chimiques complexes, tels qu'ils sont présents dans la nature, par des approches physico-chimiques. La compréhension des interactions moléculaires au niveau atomique, moléculaire et supramoléculaire permet de concevoir des complexes macromoléculaires afin d'obtenir de nouvelles propriétés. L’équipe travaille par exemple sur des complexes pour la transfection des acides nucléiques, et par ailleurs sur les propriétés de lipides dans la bicouche pouvant réguler l'agrégation polypeptidique en son sein.

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Nanomatériaux Organiques et Vectorisation

Alberto Bianco

Le groupe guidé par Alberto Bianco développe un programme de recherche qui s’insère dans le domaine des Nanobiotechnologies. Les différents axes de recherche concernent la conception, la synthèse, la caractérisation et l’étude des applications biomédicales de nanomatériaux à base de carbone tels que les nanotubes, le graphène et l’adamantane. Le groupe s'intéresse également à d’autres matériaux bi-dimensionnels comme les dichalcogénures de métaux de transition et le nitrure de bore. Il explore de nouvelles approches chimiques pour la multi-fonctionnalisation de ces nanomatériaux afin de conférer des capacités multimodales telles que le ciblage, l’imagerie et la biodégradabilité, avec une efficacité thérapeutique accrue. Nous développons également le concept de "safe-by-design". Certaines de ces molécules sont capables de s’auto-assembler sous forme de nanoparticules.

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Chimie de Coordination

Pierre Braunstein

Pierre BraunsteinL’étude des interactions métal-ligand est au cœur des activités du Laboratoire de Chimie de Coordination. Le laboratoire a montré récemment que dans les interactions 3c-2e M-C-H, qui sont souvent responsables, au moins en partie, de la structure adoptée par divers complexes moléculaires, la proximité entre le métal et une liaison C-H n’implique pas pour autant une interaction liante !

Avec Andreas Danopoulos et Vincent Robert, de nouveaux complexes à couche ouverte du Cr(II) ont été isolés et des analyses théoriques de l’importante déformation angulaire autour du carbone sp3 Cr-CH2-Ph ont démontré que son origine est intra- plutôt que intermoléculaire. Ces études peuvent expliquer des déformations structurales intervenant dans des systèmes complexes actifs en catalyse.

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Ingénierie des Fonctions Moléculaires

Marco Cecchini

Marco CecchiniLes approches informatiques basées sur les dynamiques moléculaires tout-atome fournissent la seule opportunité de suivre l’évolution dans le temps de molécules au niveau atomique. L’analyse statistique de ces « expériences » à molécule unique permet finalement une compréhension quantitative de la fonction moléculaire. Le laboratoire d’Ingénierie des Fonctions Moléculaires explore les principes de la composition chimique de petits composés organiques jusqu’à des nano-machines complexes, par des approches théoriques et informatiques. Leurs recherches s’intéressent au domaine des sciences de la vie et des matériaux.

 

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Chimie et des Biomatériaux Supramoléculaires

Luisa De Cola

Luisa De ColaLes recherches du groupe du Professeur De Cola sont axées sur la création de matériaux fabriqués, soit par auto-assemblage de petites molécules, soit sur des silices poreuses.

Le but ultime est d’obtenir des systèmes qui puissent être utilisés comme des films électroluminescents, ou pour de l’imagerie biomédicale et les théranostics. Les petites molécules luminescentes sont des complexes métalliques qui peuvent être utilisés comme des dopants pour les diodes électroluminescentes organiques ou comme des sondes dans des dispositifs de diagnostic électrochimioluminescents.

Les silices mésoporeuses sont constituées telles de petites particules (30-60 nm), amorphes et cristallines, et peuvent être décorées de façon interne et sur leur surface avec des biomolécules ou des marqueurs. L’imagerie in vivo et in-vitro est actuellement à l’étude afin de démontrer les possibles utilisations de ces conteneurs dans le but de libérer des médicaments et de les faire agir comme des agents d’imagerie. En ce sens, nous nous intéressons particulièrement aux matériaux qui peuvent se dégrader dans un corps animal ou être excrétés de celui-ci.

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Synthèse et Auto-assemblage Moléculaires et Supramoléculaires

Nicolas Giuseppone

Nicolas GiusepponeLe développement de systèmes chimiques stimulables, adaptatifs et multitâches constitue un objectif majeur pour accéder à la nouvelle génération de matériaux fonctionnels dits « intelligents ». On peut espérer que le perfectionnement de tels systèmes artificiels se fondera sur la combinaison de plusieurs caractéristiques qui sont présentes – et donc peuvent s’inspirer – des systèmes vivants. En particulier, ces nouveaux matériaux associeront idéalement trois propriétés clefs des systèmes biologiques :

i) la capacité à se construire in situ et « lorsque nécessaire » à partir des sources de composants présents ;

ii) la capacité à produire plusieurs réponses selon les conditions environnementales dans lesquelles ils se trouvent ;

iii) la capacité d’amplifier ces réponses par des processus d’auto-réplication. Nos travaux tendent à démontrer la possibilité de mettre au point des matériaux fonctionnels inspirés de ces concepts et qualifiés d’auto-construits.

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Bioélectrochimie et Spectroscopie

Petra Hellwig

Petra HellwigLes recherches menées dans ce groupe ont pour but d'étudier les enzymes et les catalyseurs extrêmement performants, que la nature nous présente. Plus particulièrement l'équipe s'intéresse aux processus essentiels de la conversion d’énergie cellulaire au niveau moléculaire, les mécanismes de transfert de proton et les aspects qui définissent les résidus qui y participent. Les chercheurs font appel à la spectroscopie infrarouge (IR) différentielle, associée à l’électrochimie, qui permet de caractériser les molécules dans leurs différents états redox. La spectroscopie infrarouge dite différentielle, rend par conséquence possible l’observation du fonctionnement des protéines et d’autres molécules à l'échelle des groupements fonctionnels et des informations essentielles pour la compréhension de l’interaction entre structure –fonction. La spectroscopie infrarouge est aussi couplée à la photochimie ou induite in situ par des approches de diffusion.

Le groupe s'intéresse aussi à la mise au point de nouvelles méthodes spectro-électrochimiques qui profitent d’effets d’exaltation de surface (SEIRAS, SERS, basés sur des nanostructures telles que des nanoparticules, grilles métalliques, nanoantennes, ou nanotubes. L’immobilisation de molécules d’intérêt biologique et de protéines membranaires sur ces surfaces et leur caractérisation électrochimique et spectroscopique (infrarouge, Raman, Microscopies) sont réalisées et sont adaptés à l’infrarouge lointain (THz).

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Systèmes Complexes hors Équilibre

Thomas Hermans

Thomas HermansLe laboratoire des Systèmes Complexes hors Équilibre étudie les systèmes d'auto-assemblage dissipatifs qui sont hors de l'équilibre thermodynamique, pour obtenir des matériaux adaptatifs/dynamiques qui sont "vivants". L'une des caractéristiques des systèmes complexes est leur comportement à grande échelle (par exemple, des motifs organisés sur des échelles de longueur bien au-delà de la taille des molécules individuelles formant le motif), et cela peut seulement être réalisé dans des conditions hors équilibre. Comprendre ce « non-équilibre » dissipatif est donc l'un des défis les plus importants à l'interface entre la chimie, la biologie et la physique. Nous pensons que c'est la façon d'obtenir des matériaux à un niveau de sophistication proche de celle des êtres vivants.

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Tectonique Moléculaire

Mir Wais Hosseini

Mir Wais HosseiniLe laboratoire de Tectonique Moléculaire s'intéresse à l'organisation de la matière en phase cristalline. Ses recherches couvrent la conception et la confection d'architectures périodiques complexes. Ces assemblages moléculaires de taille macroscopique sont formés par auto-assemblage entre tectons programmés comportant dans leur structure de l'information de reconnaissance et d'itération. Cette approche permet non seulement la construction de cristaux mais également la confection de cristaux par une stratégie hiérarchique.

 

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Chimie Supramoléculaire

Jean-Marie Lehn (prix Nobel de chimie 1987)

Jean-Maire LehnLa chimie dynamique constitutionnelle (CDC) repose sur la mise en oeuvre de connexions covalentes ou non-covalentes réversibles pour permettre une modification permanente de la constitution d’une entité chimique par réorganisation et échange de composants aux deux niveaux moléculaire et supramoléculaire. Elle tire avantage de la diversité dynamique pour réaliser une adaptation par variation et sélection. Elle établit des réseaux de constituants en interconversion, des réseaux constitutionnels dynamiques, capables de répondre à des perturbations par des agents physiques ou chimiques. Elle conduit ainsi à une chimie adaptative et évolutive, vers des systèmes de complexité croissante et une science de la matière complexe.

 

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Chimie Macromoléculaire de Précision

Jean-François Lutz

Jean-François LutzL’équipe « Chimie Macromoléculaire de Précision » de l’Institut Charles Sadron étudie la synthèse de polymères non-naturels possédant des agencements complexes de monomères dans leurs chaînes. En effet, le contrôle de la structure primaire des macromolécules est un principe crucial pour obtenir des matériaux de haute complexité. Ce paramètre est finement contrôlé dans certains polymères naturels comme l’ADN et les protéines mais ne l’est en général pas dans les polymères synthétiques. Dans le contexte du LabEx CSC, l’équipe de Jean-François Lutz cherche à montrer que des codes moléculaires complexes peuvent être crées sur des chaînes macromoléculaires.

 

 

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Catalyse Chimique

Joseph Moran

Joseph Moran

Le laboratoire de catalyse chimique applique les principes de chimie des systèmes et de chimie supramoléculaire pour résoudre des problèmes de catalyse pour la synthèse organique et pour comprendre les origines chimiques de la vie. Plus précisément : l’utilisation de mélanges complexes pour découvrir de nouveaux systèmes réactionnels catalytiques, le développement et l’étude de nouvelles réactions synthétiques catalysées par acide de Brønsted en aggrégation, et l’identification de réactions non-enzymatiques analogues aux voies biochimiques anaboliques pour comprendre l’origine du métabolisme.

 

 

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Laboratoire de Chimie et Systémique Organo-Métalliques

Michel Pfeffer

Michel PfefferLe laboratoire de Chimie et Systémique Organométalliques concentre un effort particulier sur deux axes de recherche connexes dans le cadre du LabEx. Le premier s’intéresse aux rôles des forces dites de Van der Waals dans la stabilisation d’édifices intra- et intermoléculaire organométalliques ; certains exemples longtemps considérés pour être des chimères, comme les hémichélates, ont été isolés sous une forme stable grâce au rôle majeur des interactions non-covalentes. Le second axe, initié récemment, s’intéresse au développement de catalyseurs multitâche pour la catalyse tandem multi-substrat, système complexe par définition.

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Chimie Quantique

Vincent Robert

Vincent RobertL'activité menée au laboratoire de Chimie Quantique de Strasbourg vise à décrire par les outils théoriques et leur développement les propriétés électroniques des architectures moléculaires et des matériaux. La complexité émerge de la nature des interactions inter-et intramoléculaires gouvernées par la corrélation électronique, les liaisons faibles ou les transferts de charge. L'examen de ces phénomènes permet de rendre compte de comportements remarquables tels que le magnétisme moléculaire, la transition de spin, la spintronique et la reconnaissance moléculaire.

 

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Chimie et Biochimie des Micro-Organismes

Michel Rohmer

Michel RohmerLe laboratoire s’intéresse à la biosynthèse des unités isopréniques chez les bactéries et dans les plastides de plantes : transferts d’électrons et de protons dans la réaction catalysée par LytB/IspH et le complexe de protéines associées impliquées dans l’étape de réduction.

 

 

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Nanochimie

Paolo Samori

Paolo SamoriL’objectif principal des activités de recherche dans le laboratoire de Nanochimie est le développement de méthodes non-conventionnelles, dépassant les techniques de pointe et offrant de nouvelles solutions pour des applications logiques basées sur des nanostructures organiques multifonctionnelles toujours plus complexes. Le but est de maîtriser les principes de la chimie supramoléculaire (bottom-up), en combinaison avec la nano-fabrication (top-down), pour contrôler la relation entre architecture et fonction dans les matériaux supramoléculaires nano-structurés, organiques ou dérivés du graphène. Matériaux obtenus par ingénierie supramoléculaire et qui peuvent exprimer des fonctions complexes, multiples et indépendantes.

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Chimie Organo-Minérale

Jean-Pierre Sauvage (prix Nobel de chimie 2016)

L’équipe s'intéresse principalement aux composés entrelacés, coordonnés à des métaux de transition, se comportant comme des machines moléculaires dont la mise en mouvement est réalisée par voie électrochimique ou photochimique. Dans le cadre du LabEx, le laboratoire conçoit et synthétise des molécules originales capables de rétrécir ou de s'allonger sous l'action d'un signal externe, rappelant de ce fait le comportement des muscles. La nouvelle approche choisie est fondée sur la capacité de molécules en forme de 8 à se contracter le long d'un axe vertical alors qu'elles s'étirent horizontalement.

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Chimie des protéines

Vladimir Torbeev

Le groupe de recherche se spécialise en biologie chimique avec un attachement particulier pour la biologie synthétique. Cette dernière se définit ici par la synthèse chimique de biopolymères, essentiellement des protéines, comprenant des fonctions qui remplacent ou complètent celles qui existent déjà dans les systèmes biologiques. Leur intention est d'atteindre les trois principaux objectifs suivants: (i)  développer une méthodologie pour la synthèse combinatoire de protéines à haut débit; (ii) mieux comprendre les bases moléculaires du mauvais repliement des protéines conduisant à la formation d’amyloïdes, et développer de nouveaux outils de diagnostic ainsi que des inhibiteurs de la maladie d'Alzheimer; (iii) élaborer des approches chimiques pour étudier les protéines intrinsèquement désordonnées.

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Modélisation et Simulations Moléculaires

Georges Wipff

Georges WipffPar des simulations de dynamique moléculaire, l’équipe étudie comment des interactions non-covalentes multiples et compétitives conduisent, dans des solutions homogènes ou hétérogènes, à des phénomènes fondamentaux comme la reconnaissance moléculaire, ou à des phénomènes d'hétérogénéité, d'assemblage, de nucléation, ou d'organisation au niveau nanoscopique. Un intérêt particulier est porté aux espèces ioniques en tant que solutés ou composants de liquides, visant à établir les règles d'une "sociologie ionique" en solution et à leurs interfaces.

 

 
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