
L'AFC félicite ses 3 lauréats du prix de thèse 2014. Les lauréats ont présenté leurs travaux lors du colloque Rayons-X et Matière du 1er au 4 décembre 2015 à Grenoble.
Le prix AFC - Mention Biologie a été attribué à Ali Flayhan, Institut de Biologie Structurale à Grenoble, thèse soutenue en juin 2012 sous la direction de Cécile Breyton. Titre: Reconnaissance phage – bactérie dans le système phage T5 – E. coli. Caractérisation biochimique et structurale du complexe FhuApb5 et de la protéine caudale pb9.
Le prix AFC - Mention Physique a été attribué à Mohamed Salah Amara, Laboratoire de Physique des Solides d'Orsay, thèse soutenue en décembre 2014 sous la direction de Pascale Launois et la co-direction d'Antoine Thill au LIONS, CEA-Saclay. Titre - Nanotubes d'imogolite et propriétés de l'eau confinée : organisation, structure et dynamique
Le prix AFC - Mention Chimie a été attribué à Arnaud Grosjean, Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux, thèse soutenue en décembre 2013 sous la direction de Philippe Guionneau. Titre - Matériaux polymériques 1D à transition de spin: investigations structurales multi-échelles.
Le prix Biologie (Ali Flayhan):



Références:
- M. Noirclerc-Savoye, A. Flayhan, C. Pereira, B. Galet, P. Gans, C. Ebel, C. Breyton, Protein Expr Purif., 109C, 70-78 (2015).
- A. Flayhan, F. M. Vellieux, R. Lurz, O. Maury, C. Contreras-Martel, E. Girard, P. Boulanger, C. Breyton, J. Virol., 88(2), 820-828 (2014).
- Y. Zivanovic, F. Confalonieri, L. Ponchon, R. Lurz, M. Chami, A. Flayhan, M. Renouard, A. Huet, P. Decottignies, A. R. Davidson, C. Breyton, P. Boulanger, J. Virol., 88(2), 1162-1174 (2014).
- C. Breyton, A. Flayhan, F. Gabel, M. Lethier, G. Durand, P. Boulanger, M. Chami, C. Ebel, J. Biol. Chem., 288(42), 30763-30772 (2013).
- C. Breyton, F. Gabel, M. Lethier, A. Flayhan, G. Durand, J.M. Jault, C. Juillan-Binard, L. Imbert, M. Moulin, S. Ravaud, M. Härtlein, C. Ebel, Eur. Phys. J. E Soft Matter, 36(7), 71 (2013).
- A. Flayhan, F. Wien, M. Paternostre, P. Boulanger, C. Breyton, Biochimie, 94(9), 1982-1989 (2012).
Le prix Physique (Mohamed Salah Amara):Ce travail porte sur les propriétés structurales de nano-containers modèles ainsi que sur les propriétés structurales et dynamique de l’eau nano-confinée. Il s’inscrit dans les domaines de la nanophysique et de la nanofluidique.
Sa morphologie tubulaire unidimensionnelle et son diamètre de l’ordre du nanomètre font de l'imogolite, nanotube d'aluminosilicate (AlSi) ou aluminogermanate (AlGe) de formule générique HOSixGe1-xO3Al2(OH)3, un nano-container idéal. Mon travail de thèse s'est articulé autour de trois axes principaux : la synthèse des nanotubes [1,2,3], l'étude de leur structure et l'étude de fluides confinés, en particulier l'eau. Ce sont les deux dernières parties de ce travail, menées au Laboratoire de Physique d’Orsay ainsi qu’à l’ILL à Grenoble, qui sont récompensées par le prix de thèse de l’AFC, mention Physique.
La détermination de la structure atomique de différents nanotubes d'imogolite, naturels et synthétiques, à base de silicium ou de germanium, mono- et double-parois a été réalisée grâce à des expériences de diffusion des rayons X aux petits et aux grands angles sur des suspensions de nanotubes et à la simulation des diagrammes DRX obtenus, sur la base d'un développement sur les fonctions de Bessel cylindriques [4]. Le point original de l'étude mise en place est l'élaboration d'une stratégie qui nous a permis de rendre compte à la fois des données DRX aux petits et aux grands angles (Amara et al., en préparation). Elle est basée sur la minimisation des distances interatomiques et des angles entre les liaisons au sein des tétraèdres SiO4 (GeO4) et des octaèdres AlO6 qui constituent une paroi du nanotube. Cette étude exhaustive a permis d'obtenir le nombre d'unités structurales par circonférence du nanotube ainsi que les coordonnées atomiques. Nous avons ainsi pu, pour la première fois, élucider la structure exacte des nanotubes d’aluminosilicates naturels -découverts en 1962- et synthétiques -obtenus dès 1977- et des nanotubes mono-parois d’aluminogermanates. Pour les nanotubes d'imogolite AlGe double-parois, nous avons de plus mis en évidence, pour la première fois aussi, l'existence de deux périodes incommensurables sur les deux parois interne et externe du tube.
L'étude structurale des imogolites nous a de plus amené à étudier leur déformation éventuelle. Nous avons d'abord montré comment contrôler l'assemblage des imogolites en phase solide, via le contrôle de la salinité de la suspension initiale. Nous avons alors pu étudier la déformation des imogolites AlGe mono-parois selon qu’ils sont organisés en petits (3-4 tubes) ou en grands (~60 tubes) fagots. L'analyse détaillée des mesures DRX effectuées sur ces deux sortes d'échantillons en poudre montre que les tubes acquièrent une forme elliptique dans le premier cas, en accord avec les prédictions théoriques, et qu'ils adoptent une forme hexagonale quand ils sont agglomérés en gros fagots selon un réseau hexagonal bidimensionnel. La combinaison d'un modèle analytique adapté et des mesures DRX montrent pour la première fois l'hexagonalisation des imogolites, introduisant un nouveau membre dans la famille déjà riche des imogolites [5].
Le nano-confinement à l'échelle moléculaire induit de nouvelles propriétés des molécules confinées. Les imogolites, nano-canaux hydrophiles avec un diamètre de l'ordre du nanomètre, constituent un système unique pour étudier le nano-confinement de l'eau. Nous nous sommes donc intéressés à l'étude de sa structure et de sa dynamique vibrationnelle. L'analyse des expériences de DRX in situ en fonction de la température montre l'existence de trois domaines différents en température, correspondant au départ des molécules d'eau à l'extérieur des nanotubes, puis de celles au centre des nanotubes (eau dite "confinée") et enfin des molécules d'eau en interaction avec la paroi interne (eau dite "liée"). Les deux dernières sortes d'eau présentent une dynamique vibrationnelle très différente : la diffusion inélastique des neutrons montre la signature d'une eau "amorphe" pour l'eau confinée, et la disparition totale des modes acoustiques dans le cas de l'eau liée avec l'apparition d'un nouveau mode autour de 13 meV, que nous attribuons à l'élongation des liaisons hydrogène avec la surface. Les modes de librations intermoléculaires présentent un amollissement par rapport au cas de l'eau en volume, plus important pour l'eau liée que pour l'eau confinée, en accord avec la diminution du nombre de liaisons hydrogène pour l'eau confinée et la diminution des degrés de libertés de libration pour l'eau liée. En résumé, notre étude, la première à avoir été réalisée sur ce système, a démontré l'existence de deux sortes d'eau dans les nanotubes, avec des propriétés dynamiques différentes (Amara et al., en préparation).
[1] M.S. Amara, E. Paineau, M. Bacia-Verloop, M.-E. M. Krapf, P. Davidson, L. Belloni, C. Levard, J. Rose, P. Launois, A. Thill. Chem. Commun. 49, 11284 (2013).
[2] A. Thill and M.S. Amara. Method for producing germanium imogolite nanotubes, patent WO 2014/147579 A1 (2014).
[3] M.S. Amara, E. Paineau, S. Rouzière, B. Guiose, M.-E. M. Krapf, O. Taché, P. Launois, A. Thill. Chem. Mater. 27, 1488 (2015).
[4] M.S. Amara, C. Mariette, E. Paineau, S. Rouzière, D. Petermann, M. Kociak, P. Launois. Reflets Phys. N°44-45, 34 (2015).
[5] M.S. Amara, S. Rouzière, E. Paineau, M. Bacia-Verloop, A. Thill, P. Launois. J. Phys. Chem. C 118, 9299 (2014).
Le prix Chimie (Arnaud Grosjean):


[2] G. Aromi et al., Coordination Chemistry Reviews 255 (2011) 485-546
[3] O. Roubeau, Chem. Eur. J, 18 (2012) 15230-15244
[4] P. Guionneau et al., Top. Curr. Chem. 234 (2004) 97-128
[5] M. A. Halcrow, Chem. Soc. Rev., 40 (2011) 4119-4142
[6] J. G. Haasnoot et al., Z. Naturforsch, 32b(1977) 1421
[7] A. Urakawa et al., J. Phys. Chem. C, 115 (2011) 1323-1329
[8] A. Michalowicz et al., Chem. Mater., 7 (1995) 1833-1842
[9] A. Grosjean et al., Chem. Commun., 47 (2011) 12382-12384
[10] A. Grosjean et al., Eur. J. Inorg. Chem. (2013) 796-802

L'AFC félicite ses 3 lauréats du prix de thèse 2016. Les lauréats ont présenté leurs travaux lors du colloque de l'Association Française de Cristallographie du 4 au 7 juillet 2016 à Marseille.
Le prix AFC - Mention Biologie a été attribué à Guillaume Gaullier, Institut de Biologie Intégrative de la Cellule (I2BC) à Gif-sur-Yvette, thèse soutenue le 22 septembre 2015 sous la direction de Marie-Hélène Le Du. Titre: Étude structurale de l’assemblage du complexe télomérique humain TRF2/RAP1.
Le prix AFC - Mention Chimie a été attribué à Morgane Poupon, Laboratoire de Cristallographie et Sciences des Matériaux à Caen, thèse soutenue le 9 novembre 2015 sous la direction de Nicolas Barrier et Olivier Pérez. Titre - Synthèse d’oxydes à base d’éléments à paire libre (SeIV et TeIV) dans le but d’obtenir des structures cristallines non-centrosymétriques originales.
Le prix AFC - Mention Physique a été attribué à Maxime Dupraz, Laboratoire de Science et Ingénierie des Matériaux et Procédés (SIMAP) à Grenoble, thèse soutenue le 17 novembre 2015 sous la direction de Marc Verdier et Guillaume Beutier. Titre - Diffraction des rayons X cohérents appliquée à la physique du métal.
Le prix Biologie (Guillaume Gaullier):



Références:
Chen Y, Yang Y, van Overbeek M, Donigian JR, Baciu P, de Lange T & Lei M (2008) A shared docking motif in TRF1 and TRF2 used for differential recruitment of telomeric proteins. Science 319: 1092–1096
Chen Y, Rai R, Zhou Z-R, Kanoh J, Ribeyre C, Yang Y, Zheng H, Damay P, Wang F, Tsujii H, Hiraoka Y, Shore D, Hu H-Y, Chang S & Lei M (2011) A conserved motif within RAP1 has diversified roles in telomere protection and regulation in different organisms. Nat. Struct. Mol. Biol 18: 213–221
Court R, Chapman L, Fairall L & Rhodes D (2005) How the human telomeric proteins TRF1 and TRF2 recognize telomeric DNA: a view from high-resolution crystal structures. EMBO Rep. 6: 39–45
Fairall L, Chapman L, Moss H, de Lange T & Rhodes D (2001) Structure of the TRFH dimerization domain of the human telomeric proteins TRF1 and TRF2. Mol. Cell 8: 351–361
Gaullier G, Miron S, Pisano S, Buisson R, Le Bihan Y-V, Tellier-Lebègue C, Messaoud W, Roblin P, Guimarães BG, Thai R, Giraud-Panis M-J, Gilson E & Le Du M-H (2016) A higher-order entity formed by the flexible assembly of RAP1 with TRF2. Nucl. Acids Res. 44: 1962–1976
Hanaoka S, Nagadoi A, Yoshimura S, Aimoto S, Li B, de Lange T & Nishimura Y (2001) NMR structure of the hRap1 Myb motif reveals a canonical three-helix bundle lacking the positive surface charge typical of Myb DNA-binding domains. J. Mol. Biol. 312: 167–175
Kim H, Lee O-H, Xin H, Chen L-Y, Qin J, Chae HK, Lin S-Y, Safari A, Liu D & Songyang Z (2009) TRF2 functions as a protein hub and regulates telomere maintenance by recognizing specific peptide motifs. Nat. Struct. Mol. Biol. 16: 372–379
Rai R, Chen Y, Lei M & Chang S (2016) TRF2-RAP1 is required to protect telomeres from engaging in homologous recombination-mediated deletions and fusions. Nat Commun 7: 10881
Takai KK, Hooper S, Blackwood S, Gandhi R & de Lange T (2010) In vivo stoichiometry of shelterin components. J. Biol. Chem. 285: 1457–1467 doi:10.1074/jbc.M109.038026
Takai H, Smogorzewska A & de Lange T (2003) DNA Damage Foci at Dysfunctional Telomeres. Current Biology 13: 1549–1556
Sarthy J, Bae NS, Scrafford J & Baumann P (2009) Human RAP1 inhibits non-homologous end joining at telomeres. EMBO J. 28: 3390–3399
Wan B, Yin J, Horvath K, Sarkar J, Chen Y, Wu J, Wan K, Lu J, Gu P, Yu EY, Lue NF, Chang S, Liu Y & Lei M (2013) SLX4 Assembles a Telomere Maintenance Toolkit by Bridging Multiple Endonucleases with Telomeres. Cell Reports 4: 861–869
Le prix Chimie (Morgane Poupon):

Pour obtenir ces nouveaux oxydes de tellure et de sélénium NCs nous avons fait le choix d'utiliser les synthèses par voie hydrothermale basse pression et basse température. Un premier travail de recherche a été réalisé afin de comprendre les mécanismes et les différents paramètres influençant les synthèses hydrothermales (concentration, cycle de température, évolution du nombre d'équivalents de soude, changement de précurseur, etc.). À l'issue de ce travail nous avons pu mettre en place un protocole expérimental, permettant l'étude généralisée de système ternaire M-Te/Se-O (M = Ca, Sr, Ba, Ni, Co) par synthèse hydrothermale. À partir de ces synthèses nous avons suivie deux axes de recherche :
- l'étude structurale de nouveaux polymorphes CaTeO3 obtenus par déshydratations des polymorphes α et β-CaTeO3(H2O) (Figure 1) et par synthèse hydrothermale directe,
- l'étude des structures, des propriétés magnétiques et diélectriques, des composés isotypes Co3Te2O6(OH)2(H2O)0.5 et Ni3Se2O6(OH)2 et des composés hydratés CoSeO3(H2O)x (x = 3/4 et 1/3) et α- et β-NiSeO3(H2O).
La première étude, sur le système Ca-Te-O, nous a permis de mettre en évidence deux nouveaux polymorphes α et β-CaTeO3(H2O), ainsi que quatre nouveaux polymorphes CaTeO3. Les caractérisations des structures ont pu être effectuées à partir de la diffraction des rayons X sur poudre et sur monocristal. Nous avons pu notamment décrire la structure lamellaire désordonnée de la phase β-CaTeO3(H2O) par une structure modulée à l'aide du formalise des superespaces. Parmi ces nouveaux polymorphes trois sont non-centrosymétriques

Ce travail de thèse a montré la pertinence de la synthèse hydrothermale pour obtenir de nouvelles phases non-centrosymétriques, dans le cas de l'étude d'oxydes ternaires à base d'éléments à paire d'électrons libres, tels que le tellure et le sélénium (IV). Nous avons également montré que ces phases, lorsqu'elles contenaient des cations magnétiques, étaient de sérieux candidats dans la recherche de matériaux multiferroïques ou présentant un fort couplage magnétoélectrique.
Références:
[1] T. Hahn, International Tables for Crystallography, D. Reidel Publishing Compagny: Dordecht, 1983.
[2] Velev, J. P.; Jaswal, S. S.; Tsymbal, E. Y. Philos. Trans. R. Soc. Lond. Math. Phys. Eng. Sci. 2011, 369 (1948), 3069–3097.
[3] Eerenstein, W.; Mathur, N. D.; Scott, J. F. Nature 2006, 442 (7104), 759–765.
[4] Schmid, H. J. Phys. Condens. Matter 2008, 20 (43), 434201.
[5] Halasyamani, P. S. Chem. Mater. 2004, 16 (19), 3586–3592.
[6] Poupon, Morgane; Barrier, Nicolas; Petit, Sebastien; et al. Inorg. Chem., 2015, 54(12), 5660-5670
Le prix Physique (Maxime Dupraz):Les propriétés physiques à petite échelle de longueur diffèrent fortement de celles du matériau massif, typiquement en deçà du micromètre [1]. Par exemple, la résistance mécanique augmente quand la taille diminue et de fortes contraintes résiduelles liés aux procédés d'élaboration sont présentes au sein de nanostructures [2]. Il existe ainsi un besoin d'une meilleure compréhension de la relation entre la microstructure et les propriétés des matériaux aux échelles sub-micrométriques. La diffraction des rayons-X cohérents (CXD) est une technique émergente de synchrotron qui est très sensible aux champs de déformation et à la présence de défauts structuraux [3]. En principe, une image 3D de la microstructure de l'échantillon peut-être obtenue à partir des données de diffraction cohérente [4]. De plus, les rayons X cohérents peuvent être aussi utilisés pour l'imagerie par holographie de domaines/structures magnétiques [5]. Ces deux techniques sont mises en pratique dans ces travaux de thèse.
Tout d'abord, nous démontrons que la CXD permet d'identifier quantitativement dans l'espace réciproque tous les types de dislocations, dans le cas d'arrangements simples [6]. Pour des structures plus complexes de défauts, la reconstruction numérique de la densité électronique et de la phase permet de déterminer leur nature et microstructure 3D. Ces deux méthodologies, i.e. l'analyse de la signature des défauts dans l'espace réciproque et la reconstruction dans l'espace réel, sont appliquées au cours d'une expérience de déformation in situ d'une micro-cristallite d'or par nano-indentation. En s'appuyant sur les reconstructions 3D à différents stades de la sollicitation mécanique, la germination une boucle de dislocation prismatique est clairement identifiée. L'interaction entre les défauts germés et la déformation résiduelle dans la cristallite, conduit à une relaxation équivalente à un “recuit mécanique”. De plus la sensibilité de la technique est évaluée dans le cas d'interfaces (surface libre, mâcle, hétéro-épitaxie).
L'holographie magnétique est utilisée pour déterminer les structures magnétiques dans des plots micrométriques de permalloy (FeNi) qui prennent la forme de vortex. De plus leur dynamique sous champ magnétique est résolue en temps (à la nanoseconde).
Références:
[1] Uchic et al. (2004), Science 305, 986
[2] Bei et al. (2008), Acta. Mater. 56, 4762-4770.
[3] Robinson & Harder (2009). Nature Materials 8, 291
[4] Newton et al. (2010). Nature Materials 9, 120-124
[5] Eisebitt et ak. (2004) Nature 432, 885
[6] Dupraz et al. (2015). J. Appl. Cryst. 48, 621