Permettre l’analyse biochimique à l’échelle nanométrique par sonde atomique tomographique

La complexité des matériaux biologiques couvre une vaste gamme d’échelles, ce qui rend leur caractérisation parfois extrêmement difficile, en particulier parce que tant leur structure que leur composition rentrent en jeu pour expliquer leurs fonctions et activité biologiques. Une meilleure compréhension des matériaux biologiques peut ouvrir la voie à la conception de nouveaux processus biochimiques et médicaux par exemple, mais aussi permet de mieux comprendre l’évolution des espèces par exemple. Beaucoup de techniques expérimentales de microscopie et de microanalyse ont été développées pour imager les matériaux solides, mais à travers d'énormes efforts au cours du siècle dernier, les techniques de rayons X ont pu être utilisées pour dériver les structures des protéines et de l'ADN, la spectrométrie de masse (MS en anglais) a permis le séquençage de l’ADN, et plus récemment, la cryo-microscopie électronique à transmission (cryo-TEM) a permis d’imager la structure de protéines à l’échelle atomique, en lien avec l’intelligence artificielle via AlphaFold.

Le projet vise à accélérer l’adaptation de la sonde atomique tomographique, technique d’analyse des matériaux à l’échelle subnanométrique et sujet au cœur de la recherche du GPM, pour les matériaux biologiques. En particulier, il reste une question critique de savoir si il est possible d’avoir une interprétation biochimique des données, permettant de faire de la spectrométrie de masse résolue spatialement à une échelle jusqu’ici inaccessible. Des matériaux biologiques modèles seront analysés, en commençant par des biominéraux dont le contenu organique est limité et bien déterminé, afin de développer la méthodologie de traitement des données et la reconstruction de biomolécules. Celle-ci sera ensuite étendue à des matériaux de plus en plus biologiquement complexes, en visant d’établir une plateforme permettant l’analyse de matériaux complètement organiques dans le futur.

Univeristé Rouen Normandie- Groupe de Physique des Matériaux

Le Groupe de Physique des Matériaux (GPM) regroupe environ 140 personnels répartis au sein de cinq départements scientifiques. Le projet de thèse s’inscrit dans les thématiques du département Ouvertures Thématiques et Innovations, sous la direction du Dr. Ayman El-Zoka, dont les activités de recherche, résolument pluridisciplinaires, se situent à l’interface de la physique, de la chimie et de la biologie.

Les travaux de ce département s’appuient sur des approches expérimentales innovantes, rendues possibles par la plateforme technologique « GPM-microscopies ». Au-delà des défis liés à l’élaboration de nouveaux matériaux, l’optimisation de leur nanostructure — et donc de leurs propriétés — nécessite la mise en œuvre de techniques de microscopie analytique tridimensionnelle offrant une résolution à l’échelle atomique. Ce second défi peut être relevé grâce à la sonde atomique tomographique, qui constitue l’un des outils centraux du projet de thèse proposé. Les données expérimentales obtenues permettront de mieux comprendre les mécanismes gouvernant la formation des nanostructures poreuses, et plus particulièrement l’évolution de leur chimie de surface au cours des étapes d’électrodéposition.

Le doctorant ou la doctorante sera inscrit(e) à l’École Doctorale ED 591 : Physique, Sciences de l’Ingénieur, Matériaux, Énergie (PSIME), qui fédère un large ensemble de laboratoires couvrant un spectre étendu de thématiques en physique, sciences de l’ingénieur, science des matériaux et énergie. L’ED 591 offre un environnement scientifique de grande qualité, un programme de formations structuré ainsi qu’un accompagnement fort pour les projets interdisciplinaires. Cette affiliation permettra au doctorant ou à la doctorante de bénéficier d’un écosystème riche en expertises, en séminaires et en modules de formation, favorisant à la fois l’excellence scientifique et le développement professionnel tout au long de la thèse.

Un Master 2 dans l’un des domaines suivants est souhaité : physique, science des matériaux ou chimie.
Une connaissance en microscopie et/ou en électrochimie est également appréciée, ainsi qu’une expérience pratique en laboratoire.

Le montant indicatif de la rémunération est d’environ 2200 € brut mensuel, susceptible de varier selon les grilles en vigueur et sous réserve de validation ZRR.