Prix de thèse de chimie

Le 1er prix (1500€) a été remporté par Jennifer MORVAN qui a réalisé sa thèse au sein de l’équipe Organométalliques : Matériaux et Catalyse (OMC) à l’ENSCR, membre de l’Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR). Ses travaux de recherche portent sur le développement d’une nouvelle voie d’obtention de complexes organométalliques optiquement purs à base de Ruthénium.

Jennifer Morvan est née en 1995 à Pontivy (56). Elle a intégré l’École Nationale Supérieure de Chimie de Rennes (ENSCR) en 2013, d’abord en cycle préparatoire intégré, puis en cycle ingénieur. Au cours de sa 5ème année, elle a effectué en double diplôme un Master recherche en Chimie Moléculaire (ENSCR – Université de Rennes 1). Diplômée en 2018, elle débute alors une thèse au sein de l’équipe Organométalliques : Matériaux et Catalyse (OMC) à l’ENSCR, membre de l’Institut des Sciences Chimiques de Rennes (ISCR), encadrée par les docteurs Marc Mauduit et Christophe Crévisy. Soutenue en décembre 2021, sa thèse s’intitule « Développement de catalyseurs de ruthénium hautement robustes et stéréosélectifs pour la métathèse des oléfines ».
Ses travaux ont porté sur une nouvelle voie d’obtention de complexes organométalliques optiquement purs à base de Ruthénium. Ceux-ci ont alors été étudiés en tant que catalyseurs chiraux pour la métathèse des oléfines, une réaction emblématique de la chimie verte, économe en atome, conduisant de façon sélective à des oléfines hautement fonctionnalisées, des intermédiaires de synthèse pour de nombreux actifs pharmaceutiques, fragrances ou produits naturels. Jennifer poursuit actuellement ses recherches en tant que post-doctorante au sein de l’entreprise pharmaceutique Janssen située en Belgique. Elle se concentre sur le développement de nouvelles transformations chimiques utilisant l’électricité pour permettre une fabrication de futurs médicaments plus respectueuse de l’environnement.

Un second prix ex-aequo (500€) par ordre alphabétique a été attribué à :

– Imen HNID a réalisé sa thèse au sein du laboratoire ITODYS, Université de Paris Cité sous la direction de Jean-Christophe Lacroix. Ses travaux de recherche portent sur le développement de systèmes électroniques à base de molécules.

« Le premier ordinateur électronique a été fabriqué en 1946 et pesait 30 tonnes. A cette époque, peu de personnes ont pensé qu’un jour les ordinateurs portables, d’environ 1 kg, se démocratiseraient autant, à l’instar d’autres appareils électroniques de petites tailles. C’est la nanotechnologie qui a facilité ce développement. Ceci a été senti par E. Moore en 1965. Depuis, le nombre de transistors est passé de 1000 à 50 milliards en 2020, et leurs tailles ont diminué de 10µm à 5nm en 2018 ce qui représente la taille de l’échelle moléculaire : on atteint les limites de la nanotechnologie utilisée aujourd’hui.
Comment aller au-delà de la prédiction de Moore ?
C’est grâce à l’électronique moléculaire que nous pourrons y répondre. Ce domaine scientifique vise en effet à développer des dispositifs permettant de réduire la taille et les coûts des appareils en utilisant des molécules. Ma thèse s’inscrit dans ce cadre : je développe des systèmes électroniques à bases des molécules. Mes recherches m’ont permis de fabriquer un interrupteur moléculaire avec des performances inédites (record du monde en rapports ON/OFF). »

Cette jeune chercheuse a aussi remporté d’autres prix de thèse :
– Prix d’excellence en Chimie Inorganique, Minérale et Matériaux 2021 de la Société Chimique de France (SCF) section Île-de-France.
– Prix de thèse du Labex SEAM 2022.

– Robin WEISS a réalisé sa thèse au sein du laboratoire de Synthèse, Réactivité Organiques et Catalyse (LASYROC), à l’Université de Strasbourg sous la direction de Patrick Pale et Victor Mamane. Ses travaux de recherche portent sur la conception, la synthèse et la mise en application de nouveaux donneurs de trous-sigma.

« L’origine de mon sujet de thèse provient très probablement des travaux du Pr. Frédérick Guthrie qui caractérisa, en 1863, le premier adduit basé sur une interaction non-covalente particulière : la liaison halogène. Il aura fallu attendre jusqu’en 2007 pour que ce type d’interaction puisse être rationalisé et compris par la communauté scientifique. Une partie de mes travaux de thèse, très fondamentale, a été dédiée à l’étude de ces interactions non covalentes en solution par le biais de la chromatographie en phase liquide à haute performance et également de la résonance magnétique nucléaire. Ces études expérimentales ont notamment mis en évidence des zones appauvries en électrons sur les molécules halogénées. Ces zones électro déficientes présentes sur les atomes d’halogène sont appelées des trous-sigma, et sont à l’origine de la formation des interactions non covalentes. Ces travaux de thèse ont également permis d’étendre le concept de trous-sigma à d’autres éléments du tableau périodique tels que le soufre, le sélénium ou encore le tellure. Finalement, des molécules capables d’établir efficacement des interactions non covalentes ont pu être synthétisées et utilisées dans diverses applications, telles que la catalyse ou encore la chimie médicinale. Plus précisément, de nouveaux composés très efficaces ont pu être développés pour aider les patients atteints d’amyloïdose à transthyrétine, une maladie génétique rare et fatale »

Le 1er prix (1500€) a été remporté par Laura GEOFFROY qui a réalisé sa thèse dans l’Unité Matériaux et Transformations (UMET) à l’Université de Lille. Ses travaux de recherche portent sur la conception de nouveaux multi-matériaux de protection contre le feu.

« Le feu peut causer de graves dégâts matériels et humains. Il est par conséquent capital de mettre au point de nouvelles protections contre le feu. Pour concevoir de nouveaux systèmes toujours plus efficaces, une approche scientifiques innovante a été envisagée au sein de cette thèse, réalisée dans le cadre d’un projet européen (bourse ERC-AdG FireBar-Concept). Elle consiste à combiner différents concepts et matériaux, tout en jouant sur leur design plutôt que leur formulation pour atteindre de meilleures propriétés de protection thermique.
Ainsi, deux nouveaux multi-matériaux de protection contre le feu ont été élaborés.
Dans un cas, la fabrication additive s’est révélée être un procédé de choix pour concevoir le matériau ayant une faible réaction au feu. Un design à structure sandwich original inspiré du vivant (nid d’abeille) a été conçu, imprimé en 3D et optimisé par la combinaison de nombreux concepts (système inhibiteur d’oxygène, barrière physique, revêtement basse émissivité).
Dans l’autre cas, un système faisant office de barrière thermique a été développé afin de protéger un substrat face à une exposition au feu. Cette barrière combinant les phénomènes d’intumescence (phénomène de gonflement créant une structure carboné poreuse) et de délamination au sein d’un même design, a permis de réduire considérablement la propagation de la chaleur au sein du système pendant plus de 15 min.
Ces travaux de recherche, pionniers dans leur domaine, ont permis de prouver que la modification du design de divers matériaux constitue une voie prometteuse pour améliorer la performance des systèmes de protection contre le feu. »

Un second prix ex-aequo (500€) par ordre alphabétique a été attribué à :
– Johanna FREY a réalisé sa thèse au sein du laboratoire LIMA UMR7042, dans l’équipe SynCat dirigée par le Pr. Françoise Colobert à l’Université de Strasbourg. Ses travaux de recherche portent sur l’accès à de nouvelles molécules qui ne se superposent pas à leur image dans le miroir et peuvent ainsi ouvrir la voie vers de nouveaux traitements contre certaines maladies.

« Après avoir obtenu mon diplôme d’ingénieur de l’Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris en 2016, j’ai débuté ma thèse au sein de l’équipe du Pr. Françoise Colobert à l’université de Strasbourg, encadrée par le Dr Joanna Wencel-Delord et le Dr Sabine Choppin. Elle avait pour but de permettre l’accès à de nouvelles molécules chirale, ce qui signifie que la molécule ne se superpose pas à son image dans un miroir. Il s’agit d’une propriété très importante, notamment pour l’industrie pharmaceutique. En effet, même si les deux molécules images l’une de l’autre dans un miroir sont très proches, par le passé, une molécule a déjà été utilisée en tant que médicament alors que son image était un poison. J’ai alors mis au point le premier couplage C-N atroposélectif catalysé par un métal. Pour simplifier, en utilisant un complexe de cuivre comme catalyseur et une espèce chimique très réactive appelée sel de diaryliodonium, nous avons pu trouver les conditions idéales pour former une liaison carbone-azote. Mais pas n’importe laquelle puisque la molécule obtenue est chirale. L’enjeu est alors de n’obtenir que la molécule désirée et non son image dans le miroir. Mes travaux permettent ainsi l’accès à de nouvelles molécules qui pourraient avoir une activité biologique, par exemple pour le traitement de cancers ou encore de la Covid-19 ! »

– Laurianne SIMON a réalisé sa thèse à l’Institut Charles Gerhardt de Montpellier au sein des équipes Matériaux Avancés pour la Catalyse et la Santé et Ingénierie et Architecture Macromoléculaire. Ses travaux de recherche portent sur la conception de capsules nanométriques innovantes destinées à des thérapies pour la peau.

« Lequel de nos organes est le plus agressé par notre environnement ?
C’est la peau ! Enveloppe vivante de 2 m², c’est notre plus grand organe. Elle nous protège contre les agressions extérieures qui favorisent à terme l’apparition de cancers cutanés. Pour lutter contre ces dégradations, il faut délivrer des molécules thérapeutiques au plus profond de l’épiderme. Mais comment traverser la peau sans l’endommager ?
Pour atteindre cet objectif, j’ai conçu lors de ma thèse une nouvelle plateforme thérapeutique pour acheminer des principes actifs dans la peau via des capsules nanométriques faites sur mesure. J’ai décoré ces capsules avec des composés mimant en partie la structure de notre peau : des polymères bio-inspirés. Ainsi, les capsules associées aux polymères ont pu pénétrer la peau sans endommager les cellules et délivrer leurs principes actifs dans l’épiderme. Ces travaux ouvrent la voie vers de nouvelles thérapies cutanées pour traiter des pathologies comme le psoriasis ou le mélanome. »

Le 1er prix (1500€) a été remporté par Johannes KARGES qui a réalisé sa thèse à l’Université PSL/Chimie ParisTech dans l’équipe du Dr. Gilles Gasser. Ses travaux de recherche portent sur la thérapie photodynamique à un ou deux photons.

« Le cancer est l’une des maladies les plus mortelles dans le monde. Pour lutter contre cette maladie, une attention croissante a été accordée à la thérapie photodynamique. Dans ce type de traitement, un médicament inactif est injecté au patient et sélectivement activé par irradiation lumineuse au niveau du site de la tumeur pour générer des espèces cytotoxiques. Bien que le concept soit simple, les défis à relever pour le développement de ces médicaments photoactivables sont difficiles. Les composés couramment utilisés souffrent généralement d’une faible solubilité aqueuse, d’une photo-instabilité, d’une agrégation et d’une lente élimination de l’organisme, ce qui peut entraîner une hépatotoxicité et une photosensibilité chez les patients. Toutes ces limitations combinées posent un besoin imminent pour le développement de nouveaux composés. Au cours de ma thèse de doctorat, de nouveaux complexes de polypyridine de ruthénium ont été mis au point en tant qu’alternatives aux composés à base de porphyrine ou phtalocyanine. Mes composés se sont avérés très solubles dans l’eau, stables dans le plasma humain ainsi sous irradiation lumineuse. Ils sont donc capables de surmonter les limites des composés actuellement utilisés. Tout en étant très actif dans divers modèles de cellules cancéreuses, le composé principal de ma thèse a également démontré qu’il éradiquait une tumeur multirésistante très difficile à traiter dans un modèle de souris. En conséquence, ce composé et d’autres est un nouveau candidat médicament potentiel pour des études cliniques dans la future. »

Un second prix ex-aequo (500€) par ordre alphabétique a été attribué à :
– Anaïs CHALARD a réalisé sa thèse au laboratoire des IMRCP dans l’équipe IDeAS et au LAAS-CNRS dans l’équipe MILE, et également en collaboration avec l’unité ToNIC de l’INSERM, à l’Université Paul Sabatier de Toulouse. Ses travaux de recherche portent sur les gélifiants supramoléculaires comme support de culture cellulaire.

« La guérison de lésions cérébrales demeure un processus long et laborieux du fait de la rareté des cellules neuronales pouvant se régénérer et de leur difficulté à migrer vers la zone lésée. Le cerveau étant en effet un des organes les plus complexes de l’organisme, le développement de modèles in vitro simplifiés s’avèrent de toute utilité pour son étude en laboratoire. Pour cela, le domaine de l’ingénierie tissulaire a en partie pour objectif de fabriquer des supports adaptés pour la croissance de cellules et ainsi reproduire des tissus biologiques in vitro. L’objectif de ma thèse a été de développer un biomatériau permettant la croissance et le développement de cellules souches neuronales humaines. Contrairement à la majorité des matériaux déjà à l’étude qui sont constitués de longues chaînes de polymère, celui au cœur ma thèse se compose de petites molécules qui s’auto-assemblent sous forme de fibres formant un réseau tridimensionnel, permettant ainsi de retenir de l’eau et de former ce que l’on appelle un hydrogel, dans ce cas appelé gel moléculaire ou supramoléculaire. Plusieurs molécules ont donné des hydrogels satisfaisants pour la culture de neurones et ceux-ci ont alors été étudiés vis-à-vis de leur biocompatibilité et de leur capacité à favoriser la croissance en trois dimensions et la maturation de cellules souches neuronales humaines. Une des molécules étudiées en particulier a donné des résultats prometteurs et celle-ci a alors ensuite été utilisée pour façonner l’hydrogel sous forme de filaments macroscopiques, mais également pour mettre au point son impression 3D, cela dans le but de créer des structures d’architecture bien définies. Les résultats de cette thèse apportent donc de nouvelles possibilités pour le développement de tissu cérébral in vitro et la régénération du cerveau. »

– Kevin LEMOINE a réalisé sa thèse au sein de l’Institut des Molécules et Matériaux du Mans (IMMM) en collaboration avec le laboratoire de Chimie du Solide et de l’Energie (CSE) du Collège de France à Paris. Sa thèse portait sur de nouveaux matériaux fluorés d’électrodes positives à cations 3D mixtes pour batteries à ions lithium.

« D’innombrables travaux de recherche ont permis d’améliorer significativement les performances de nos batteries à ions lithiums depuis ces vingt dernières années. Mais la majeure partie du cobalt utilisé provient en particulier de la République Démocratique du Congo où le plus souvent il est extrait dans des conditions déplorables. Mes travaux de thèse visaient donc à identifier et tester de nouveaux matériaux d’électrode positive performants, respectant les principes de l’équité et soucieux du respect de l’environnement. Le choix s’est basé en particulier sur le fer, élément abondant sur la croûte terrestre. Dans cette thèse, il a été prouvé que les fluorures pourraient être de réels candidats en tant que matériaux actifs de prochaine génération car ils présentent de nombreux intérêts grâce à l’électronégativité élevée du fluor. Cependant, leur nature isolante constitue le principal frein à leur développement. Il a été mis en évidence que des structures tridimensionnelles dites ouvertes sont plus favorables à l’insertion d’ions alcalins. Mélanger différents éléments au sein du matériau peut aussi influencer favorablement les performances comme par exemple la présence d’une mixité oxygène/fluor pour une meilleure conduction électronique. L’ensemble de ce travail a permis d’accéder à une large palette de matériaux fluorés offrant de nombreuses mixités anioniques et cationiques avec des performances dignes d’intérêt en associant des éléments abondants de la croûte terrestre comme le fer et le cuivre. »

Le 1er prix (1500€) a été remporté par Marie CLAVERIE qui a réalisé sa thèse à l’Institut de Chimie de la Matière Condensée de Bordeaux (ICMCB) en partenariat avec le laboratoire des Géosciences Environnement de Toulouse (GET) et la société IMERYS.

« Le talc, minéral usuel de notre quotidien, est aussi couramment utilisé comme charge minérale dans les papiers, les plastiques, les cosmétiques… En effet, sa lamellarité, sa blancheur, et son inertie chimique sont des propriétés clés dans l’industrie et spécialement dans celle de la beauté. Néanmoins, l’utilisation du talc naturel en cosmétique est limitée par l’inexistence de gisements de talc pur, celui-ci étant systématiquement associé à d’autres minéraux (chlorite, pyrite…). La synthèse de talc est l’unique moyen d’obtenir un minéral dont les puretés minéralogiques et chimiques sont contrôlées. Ce projet présente le développement d’un procédé de synthèse de talc. Le talc synthétique obtenu se distingue de son homologue naturel par sa taille (entre 0.1 et 1 micromètre contre plusieurs dizaines de micromètres), par sa pureté minéralogique (monophasé), sa pureté chimique et par son caractère hydrophile (contrairement au talc naturel qui est hydrophobe). Le talc synthétique est le premier minéral talqueux naturellement stable dans l’eau sans avoir subi de traitement physique ou chimique au préalable. L’autre aspect innovant de ce projet réside dans la mise en place d’un procédé de synthèse très rapide (une dizaine de secondes seulement), basé sur des propriétés spécifiques de l’eau supercritique, permettant une industrialisation dans un contexte de développement durable.»

Un second prix ex-aequo (500€) par ordre alphabétique a été attribué à Maria Gonzalez Martinez qui a réalisé sa thèse dans le Laboratoire de Préparation des Bioressources du CEA de Grenoble, en collaboration avec le Laboratoire de Génie Chimique de Toulouse.
« Il existe aujourd’hui en Europe une diversité intéressante de ressources en biomasse, avec des arbres feuillus et résineux, des cultures herbacées et des coproduits agricoles. Ces ressources se caractérisent souvent par une production saisonnière, délocalisée et en faibles quantités. Pour cette raison, le projet Mobile Flip propose la valorisation des résidus de biomasse par des unités flexibles et mobiles, applicables à l’échelle locale. L’une des technologies proposées est la torréfaction, traitement thermique doux qui produit un solide torréfié adapté pour se substituer au charbon, parmi d’autres applications innovantes, et des matières volatiles, dont des espèces condensables potentiellement à haute valeur ajoutée en chimie. Ces travaux de thèse ont servi à proposer un modèle capable de prévoir la production de solide torréfié et des matières volatiles en fonction du type de biomasse et des conditions opératoires, applicable au pilotage de l’unité mobile et à l’optimisation du procédé de torréfaction. Dans ce modèle, la diversité de la biomasse est décrite par sa composition macromoléculaire principale en cellulose, hémicelluloses et lignine. Pour construire le modèle, des expériences de torréfaction à l’échelle laboratoire avec les biomasses brutes et leurs composants extraits ont été réalisées en régime chimique. Le modèle a été affiné et validé avec un large panel de biomasses agricoles et forestières représentatives de la diversité européenne».

Lucie JARRIGE qui a réalisé sa thèse à l’Institut de Chimie des substances Naturelles (ICSN) à Gif-sur-Yvette (91).
« Souvent décriée par les médias et jouissant d’une mauvaise opinion publique, la chimie est pourtant cruciale au développement économique et au bien-être de notre société. Les médicaments, les produits cosmétiques, les polymères, les composants électroniques, ou encore les textiles ne sont que quelques exemples de composés chimiques qui nous entourent et qui améliorent notre quotidien. Pourtant, à une époque où la protection de l’environnement est au cœur des préoccupations, la chimie doit elle aussi s’appliquer à réduire son impact sur notre planète, c’est pourquoi le développement de méthodes de préparation de molécules respectueuses de l’environnement suscite un vif intérêt au sein de la communauté scientifique. C’est dans ce contexte de chimie durable que se sont inscrits mes travaux de thèses. Parmi plus de 20 000 000 de molécules organiques existantes, les hétérocycles constituent une des classes les plus importantes. Ces composés chimiques se caractérisent par une chaîne cyclique, comportant un ou plusieurs atomes autres que le carbone. On retrouve ces molécules dans une large gamme de produits naturels mais aussi de médicaments actuellement sur le marché. Mes travaux de thèse ont donc visé à développer de nouvelles méthodes de préparation d’hétérocycles, efficaces, plus vertes et respectueuses de l’environnement. Pour cela, deux thématiques innovantes que sont l’activation des molécules par la lumière visible et l’utilisation de petites molécules organiques chirales comme catalyseurs, ont été utilisées. Ainsi, de nombreux hétérocycles originaux ont été préparés de manière rapide, en une seule étape, avec d’excellents résultats, sans déchets et impliquant des réactifs chimiques non toxiques ».
Pour info, Lucie a également reçu le Prix Dina Surdin décerné par la Société Chimique de France, division chimie organique.

Le 1er prix (1500€) a été remporté par Clément CHAUVIER qui a réalisé sa thèse au CEA de Saclay (DRF/IRAMIS/NIMBE).
« Les ressources fossiles que sont le gaz ou le pétrole permettent non seulement de couvrir la majeure partie des besoins énergétiques mondiaux, mais fournissent également les briques élémentaires carbonées utiles à des pans entiers de l’industrie chimique. L’utilisation massive de ces combustibles fossiles pose toutefois un problème écologique majeur, le réchauffement climatique, qui se doublera à terme d’un problème de disponibilité de ces ressources. Pour pallier ces difficultés, une des solutions envisagées consiste à abandonner progressivement les hydrocarbures fossiles au profit de ressources carbonées renouvelables telles que le CO2 ou la biomasse comme supports de stockage de l’énergie et/ou comme sources de produits chimiques. Fondamentalement, une telle entreprise requiert le développement de réactions chimiques de réduction, c’est-à-dire qui permettent de remplacer les atomes d’oxygène (O) par des atomes d’hydrogène (H). Alors que des millions d’années d’évolution ont doté la Nature de la machinerie adéquate pour promouvoir ce type de transformation, sollicitée par exemple lors la photosynthèse qui convertit le CO2 en sucres (CnH2nOn), il est autrement plus difficile de les réaliser en laboratoire dans des conditions douces et avec une grande sélectivité.
L’objectif principal de mes travaux de thèse a ainsi consisté à proposer puis à mettre en application de nouveaux concepts en chimie de réduction, en particulier pour inclure cette dernière dans le cadre de la chimie verte. J’ai ainsi précisé ce que devrait être un réducteur renouvelable, c’est-à-dire un réducteur qui opère en minimisant la demande énergétique du processus de réduction tout en assurant une économie d’atome optimale. En s’appuyant sur ces réflexions, j’ai étudié les propriétés réductrices de deux nouveaux types de réducteur chimique renouvelable que sont les formiates de bore et de silicium. J’ai montré que ceux-ci peuvent avantageusement remplacer d’autres réducteurs non-renouvelables classiquement utilisés en chimie organique, permettant ainsi de rendre plus durable une importante classe de réaction chimique. »

Un 2nd prix ex-aequo (500€) a été attribué à Laëtitia CESARI qui a réalisé sa thèse dans le laboratoire Réactions et Génie des Procédés (LRGP UMR 7274) à Nancy.
« La lignine est l’un des principaux composants du bois avec la cellulose et les hémicelluloses. Sa gigantesque structure est issue de l’association aléatoire de différentes molécules. En chauffant très vite cette lignine à haute température, il est possible de rompre les liaisons connectant ces composés. On obtient alors une pâte très visqueuse appelée bio-huile. Dans celle-ci, de nombreux composés aux formes similaires – les composés phénoliques – mais aux propriétés thérapeutiques distinctes, se côtoient et peuvent être extraits pour des applications futures. Ces derniers sont généralement récupérés à l’aide de plusieurs étapes d’extractions impliquant des solvants aqueux et organiques.
Les enjeux actuels envers la lignine sont donc de réussir à la valoriser comme ressource énergétique complémentaire au pétrole pour la production et l’extraction de composés phénoliques. Durant mon doctorat, j’ai eu l’occasion d’appréhender différentes approches complémentaires ─ simulation moléculaire, mesures expérimentales et dimensionnement d’unités industrielles ─ dans le but d’améliorer ces procédés d’extraction. Mon travail s’est également porté sur la recherche de nouveaux solvants, plus performants et plus respectueux de l’environnement pour l’extraction de ces composés. L’utilisation de liquides ioniques à la place de solvants organiques constitue une alternative prometteuse en améliorant l’efficacité de l’extraction, tout en diminuant la toxicité et les coûts liés à l’utilisation de solvants organiques classiques ».

Et à Cassandre Kouvatas (500€), qui a réalisé sa thèse à l’Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Rennes, Institut des Sciences Chimiques de Rennes.

« L’anhydride maléique est un composé chimique synthétisé pour la première fois dans les années 1830. Il est au centre de nombreuses applications commerciales et sa demande à l’échelle mondiale n’a cessé d’augmenter (production en Europe en 2016 : 325 ktonnes). Ce composé chimique est produit industriellement par oxydation du butane en température. Cette réaction, pour être efficace, est catalysée par des composés pulvérulents particuliers : les phosphates de vanadium (VPO). Cependant, les structures détaillées de ces solides d’intérêt, ainsi que leur mode de fonctionnement, restent encore mal connus.
Mon travail de thèse a donc consisté en l’étude ces matériaux VPO, afin de mieux comprendre le lien entre leurs structures cristallines et leurs propriétés catalytiques. Afin d’obtenir des informations les plus complètes possible, mon travail s’est basé sur une approche multi-échelle des études. Cela implique une combinaison de diverses méthodes de caractérisation permettant de sonder la matière à différents niveaux : la diffraction des rayons X (informations sur les structures à l’échelle globale), la Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) du solide (sonde locale de la matière à l’échelle atomique), et des calculs quantiques permettant d’obtenir des paramètres caractéristiques du matériau à partir d’hypothèses structurales à comparer avec les données expérimentales).
L’intérêt de ces études réside dans le fait qu’elles ont été réalisées à la fois ex situ (à température ambiante), mais aussi et surtout operando, c’est-à-dire en conditions catalytiques (en température et sous atmosphère réactive), afin d’étudier ces catalyseurs solides au plus près des conditions industrielles. Le but est donc d’améliorer la compréhension des structures de ces composés et les transitions existant entre eux, en particulier dans des conditions proches du procédé catalytique. »

Le 1er prix (1500€) a été remporté par Iuliia MYRGORODSKA, qui a réalisé sa thèse à l’Université de Nice Sophia Antipolis.
« La drogue synthétisée par le héros de Breaking Bad et un inhalateur Vicks pour se décongestionner le nez sont basés sur la méthamphétamine. A une infime différence près: la molécule psychotrope et celle qui décongestionne sont identiques, mais l’une est l’image de l’autre par réflexion dans un miroir; un peu comme la main gauche et la main droite. Dans la nature, seuls certains acides aminés (gauche) sont utilisés pour former les protéines alors que les doubles hélices d’ADN sont basées sur certains sucres (droite). Les réactions chimiques mises en oeuvre au laboratoire pour essayer de reproduire la formation des premières briques moléculaires n’ont jamais réussi à obtenir une telle sélectivité; les sucres et les acides aminés se forment toujours en mélange de 50% de molécules « gauche » / 50 % de molécules « droite ». Cette énigme a récemment été recensée dans le journal Nature comme étant l’une des cinq plus grandes énigmes non résolues par la science.
Mon projet de thèse vise à comprendre comment les molécules de la vie ont été formées sous une seule forme droite ou gauche. Pour cela, j’ai analysé des glaces interstellaires produites au laboratoire où j’ai trouvé une diversité de molécules y compris des sucres et des acides aminés. En étudiant les interactions de la lumière avec la matière pour former des molécules préférentiellement droites ou gauches, j’ai établi le lien entre excès de molécules gauche ou droite et propriétés de la lumière utilisée. Tout cela dans le but de mieux comprendre nos origines. »

Fondation L’Oréal

Le 2nd prix ex-aequo (500€) a été attribué à Cécile ECHALIER qui a réalisé sa thèse à l’Université de Montpellier sous la direction des Pr Gilles Subra (IBMM, Institut des Biomolécules Max Mousseron) et Ahmad Mehdi (ICGM, Institut Charles Gerhardt Montpellier).
« Remplacer votre cartilage usé, régénérer un rein lésé, recevoir une greffe de peau artificielle… autant de défis qui relèvent du domaine de l’ingénierie tissulaire. L’ingénierie tissulaire est une spécialité de la médecine régénératrice consacrée à la production de tissus vivants conçus pour être utilisés comme des greffons ou des organes de remplacement. Les développements dans ce domaine pourraient solutionner le manque de donneurs d’organes qui est un problème majeur de santé publique. Pour atteindre son objectif, l’ingénierie tissulaire fait appel à des biomatériaux capables de mimer l’environnement naturel des cellules pour les guider vers le développement d’un nouveau tissu. Ma thèse présente une nouvelle méthode de préparation de matériaux bioactifs qui s’appuie sur les compétences complémentaires des deux groupes de recherche impliqués dans ce projet. D’une part, l’équipe « Acides aminés, Hétérocycles, Peptides et Protéines » de l’Institut des Biomolécules Max Mousseron qui possède une expertise en chimie organique à l’interface avec la biologie. D’autre part, l’équipe « Chimie Moléculaire et Organisation du Solide » de l’Institut Charles Gerhardt Montpellier qui est spécialisée dans la chimie inorganique et la chimie des matériaux. Cette collaboration a donné naissance à des molécules à l’interface entre la chimie du vivant et le monde inorganique. Ces molécules hybrides sont capables de s’assembler dans des conditions douces par le biais de liaisons chimiques. Nous les utilisons comme des briques LEGO pour former des gels qui possèdent des propriétés intéressantes en biologie. La préparation des gels est extrêmement simple et totalement flexible. D’une part, n’importe quelle molécule d’intérêt biologique peut être incorporée et ainsi donner au matériau l’activité biologique
recherchée. D’autre part, les molécules-LEGO sont capables de s’appareiller quel que soit leur type, on peut donc les combiner pour former un matériau multifonctionnel. La flexibilité de la méthode que nous avons développée a permis d’envisager un grand nombre d’applications qui ont été protégées par un brevet. Au cours de ma dernière année de thèse, plusieurs programmes de recherche ont été lancés pour aller de la preuve de concept vers les applications médicales. En particulier, le projet LEGOGEL financé par l’ANR a pour but de réparer des lésions ostéo-articulaires chez des patients qui souffrent d’arthrose.
J’ai soutenu ma thèse en novembre 2016 et je suis actuellement en post-doctorat à l’EMBL (European Molecular Biology Laboratory, Heidelberg) en Allemagne dans le groupe du Dr. Carsten Schultz. En collaboration avec une filiale de GSK, Cellzome, je développe des outils moléculaires pour étudier le mécanisme d’action de médicaments. »

Le 2nd prix ex-aequo (500€) a été attribué à Niklas VON WOLFF qui a réalisé sa thèse au CEA Saclay sous la direction de Thibault Cantat. « Dans le contexte de l’accumulation du CO2 dans l’atmosphère, le changement climatique et l’épuisement des ressources fossiles dans le futur, il est intéressant de recycler le CO2 en produits à haute valeur ajoutée. En effet, le CO2 représente une forme de carbone peu cher, non-toxique et abondant et son utilisation pourra aider à créer une industrie chimique durable, ainsi que des vecteurs énergétiques avec un cycle de carbone fermé.
La réduction catalytique de CO2 en méthanol (par hydroboration) est alors une réaction très intéressante de ce point de vue. Au laboratoire, nous avons développé un nouveau catalyseur non-métallique (évitant l’utilisation de métaux coûteux ou peu abondants) pour comprendre l’activation du CO2 dans cette transformation. Même si le méthanol peut être utilisé comme brique moléculaire et produit de départ pour l’industrie chimique, d’un point de vue « valeur ajoutée » ce n’est pas le candidat le plus intéressant. Ainsi, nous avons développé une nouvelle méthode pour la formation d’esters (produits utilisés dans les parfums, plastiques, etc.) à partir du CO2 en créant des nouvelles liaisons C–C. En particulier, nous avons montré que le CO2 joue un double rôle dans cette transformation. Il est à la fois réactif et catalyseur, permettant de réaliser la synthèse d’esters en une seule étape à partir de produits de départ peu chers et abondants (CO2 et silanes). La compréhension fine de cette nouvelle réaction, nous a aussi permis de recycler d’autres déchets chimiques. Notamment, nous avons pu montrer que le dioxyde de soufre (responsable pour la pluie acide), peut être utilisé comme produit de départ (et catalyseur) pour la synthèse en une seule étape de sulfones et sulfonamides, fonctionnalités trouvés dans nombreux produits pharmaceutiques «best-sellers » (sildenafil, rosuvastatin, etc.). »

Pour en savoir plus sur leurs travaux de recherche, télécharger le communiqué de presse

Le 1er prix (1500€) a été remporté par Gauthier DEBLONDE dont les travaux de recherche ont porté sur le développement d’un procédé de production de niobium et de tantale plus respectueux de l’environnement. Le jeune chercheur a réalisé sa thèse sous la direction de  Dr. A.Chagnes et du Pr. G.Cote à l’ENSCP, l’Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris. Sa thèse a été sponsorisée par le centre de recherche Eramet Research. Aujourd’hui, Gauthier effectue un post-doctorat au prestigieux Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley, Californie, USA) (13 prix Nobel). Il travaille au sein de l’équipe du Dr. Rebecca Abergel sur la thermodynamique des actinides (actinium, thorium, uranium, plutonium, américium…) et leurs interactions avec les systèmes biologiques.
Les buts principaux de ces recherches étant, à la fois, de comprendre le comportement de ces éléments toxiques dans le corps humain en cas d’ingestion accidentelle ou d’attaque terroriste, mais également d’utiliser certains de leurs isotopes, moins toxiques, comme source de rayonnements pour traiter certaines formes de cancers (alpha immunothérapie).

Le 2nd prix (500€) a été attribué à Claire de March  pour ses travaux portant sur le lien entre une molécule et son odeur. Claire a réalisé sa thèse à l’Université Nice Sophia Antipolis dans l’ICN (Institut de Chimie de Nice) au sein de l’équipe APSM (Arôme Parfum Synthèse et Modélisation). Actuellement en post-doctorat à Duke University – Medical center à Durham (USA), Claire travaille dans l’équipe du Professeur Hiroaki Matsunami dans le département de Molecular Genetics and Microbiology (MGM). L’équipe du Pr. Hiroaki Matsunami est reconnue mondialement pour ses réussites dans l’expression in vitro de récepteurs olfactifs, permettant ainsi d’étudier leur interaction avec les odorants de façon simple et rapide. Elle apporte dans ce laboratoire toute son expertise en chimie et en modélisation moléculaire, alliant ainsi trois des disciplines nécessaires à l’étude de notre sens de l’olfaction.

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Le 1er prix (1500€) a été attribué à Claire Sauvée de l’Institut de Chimie Radicalaire (ICR) de l’Université d’Aix-Marseille. Ses travaux ont porté sur la synthèse de nouveaux agents permettant l’analyse de nouvelles molécules par Résonance Magnétique Nucléaire (RMN). Le 2nd prix (500€) a été remis à Thomas Buyck de l’Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne pour ses travaux sur la synthèse et l’utilisation de molécules mimant des acides aminés non-naturels (3D). Cela facilitera par exemple la mise au point de nouveaux médicaments avec la possibilité de contrôler leurs propriétés.

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Le 1er prix a été remis à Laurent Debien (Ecole Polytechnique de Palaiseau) pour ses travaux sur l’étude de la réactivité d’espèces radicalaires réputées incontrôlables. Aujourd’hui en poste à l’Université de Stanford (USA), il s’intéresse à la synthèse d’un herbicide naturel puissant. Un 2nd prix a été attribué à Adèle Renaud (IMN à Nantes) pour ses études sur des cellules photovoltaïques prometteuses pour la production d’énergie renouvelable.

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Ce prix a récompensé 3 jeunes chercheurs dont Faustine Dubar (Université de Lille 1), pour ses recherches sur une nouvelle molécule destinée à lutter contre le paludisme.Un second prix exaequo (500€) a été attribué (par ordre alphabétique) à :

– Aymen Amine Assadi docteur ingénieur en génie des procédés industriels de l’ENSCR, (UMR 6226)

– Percia Beatrice Arockiam, docteur de l’Université de Rennes 1 (UMR 6226) actuellement en postdoc au Leibniz Institute for Catalysis (Rostock Allemagne).