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Responsable d’équipe : Jérôme F.L. Duval
Membres
Chercheurs & Enseignants-chercheurs (par ordre alphabétique) : Isabelle Bihannic (IR), Céline Caillet (IR), Vincent Dutreuil (IR), Jérôme F.L. Duval (DR), Marc Offroy (MCF), José Paulo Pinheiro (PR), Angelina Razafitianamaharavo (IR), Elise Rotureau (CR), Frédéric Villieras (DR).
Doctorants : Merzouk Haouchine (2020-), Lorenzo Maffei (50% EMMA)
Post-Doctorants : Varun Vyas (2021-), Jing Wang (2023-), Jihen Zouaoui (2023-)
Ils sont passés par PhySI : Audrey Beaussart (CR), Eva Delatour (Doc., 50% EMMA), Nicolas Lesniewska (Doc.)
PhySI
Evaluer la réactivité des surfaces, interfaces, biointerfaces et (nano)colloïdes aux petites échelles en sciences de l’environnement et santé-environnement .
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L’équipe PhySI est structurée autour d’approches expérimentale et théorique originales visant à analyser les propriétés physico-chimiques (e.g. structurales, texturales, électrostatiques, nanomécaniques, hydrophile/hydrophobe, hétérogénéités chimiques/physiques) de la matière colloïdale naturelle (argiles, micro-organismes, (nano)particules organiques ou minérales) et de ses interactions avec les différents constituants biotiques et abiotiques des formations continentales superficielles.
Les mesures, identifications et formalisations théoriques de ces propriétés et interactions sont indispensables pour appréhender les mécanismes régissant e.g. les premiers stades d’adhésion bactérienne et de formation de biofilms, les processus d’agrégation de particules minérales et leurs capacités à fixer des contaminants métalliques, ou encore les réponses de microorganismes à des stresses chimiques et/ou physiques (nanotoxicologie et vectorisation, biodisponibilité, mobilité, spéciation de contaminants métalliques et particulaires). Les processus associés participent à la dynamique de la matière finement divisée et ils déterminent, par exemple, sa distribution spatiale dans les sols, sa stabilité vis-à-vis de l’agrégation, le transfert de matière lors d’évènements hydrologiques, ou sa dégradation.
Pour atteindre ses objectifs, PhySI met en œuvre un panel d’expérimentations aux petites échelles, depuis l’échelle moléculaire, de la (bio)particule ou de l’agrégat jusqu’à celle de la suspension (bio)colloïdale (électrochimie, électrocinétique, microscopie à force atomique multiparamétrique en modes imagerie et spectroscopie de force, microcopie confocale et ses dérivées, absorption X, diffraction X, spectroscopies Raman et IR, microscopies de phase).
Concernant le volet modélisation, PhySI développe
- une approche physique déterministe qui consiste en l’élaboration de modèles de transferts réactifs de contaminants (ions, (nano)particules) aux biointerfaces ou encore de formalismes théoriques pour les interactions électrohydrodynamiques fluides-(bio)surfaces
- une approche statistique par chimiométrie et topologie pour analyser de grands jeux de données sans à priori.
Les travaux de l’équipe PhySI trouvent non seulement un écho important en Sciences de l’Environnement mais également dans diverses problématiques de Santé-Environnement (e.g. analyse des mécanismes d’actions de biomolécules et de surfaces modifiées à fonctionnalité anti-biofilm et/ou bactéricide) et en Physico-Chimie/Chimie-Physique des Interfaces.
Dans la continuité des efforts entrepris depuis sa création, l’équipe PhySI s’attachera à pérenniser pour les 5 ans à venir ses activités visant à analyser les couplages nécessairement complexes entre processus biologiques, chimiques et physiques qui déterminent la réactivité des surfaces biologiques et des systèmes colloïdaux à pertinence environnementale aux nano-/micro-échelles et à l’échelle mésoscopique. Plus spécifiquement, le projet de PhySI s’articule à l’heure actuelle autour de 5 thèmes de recherche :
Thème 1 – Mesurer les éléments traces métalliques, leur dynamique de spéciation et leur biodisponibilité en milieu aquatique par l’utilisation de capteurs biologiques (biosenseurs bactériens) et électrochimiques en conditions contrôlées et sur le terrain
Thème 2 – Evaluer la réactivité de surfaces biologiques (microalgues, parasites et bactéries) en réponse à un stress chimique ou physique par des approches de microscopie de fluorescence et de microscopie à force atomique (AFM) multiparamétrique
Thème 3 – Evaluer les processus biophysicochimiques contrôlant l’action de vésicules membranaires secrétées par certaines bactéries dans la mitigation des effets toxiques induits par des contaminants nanoparticulaires
Thème 4 – Développer des méthodes chimiométriques et topologiques performantes pour l’analyse sans a priori de grands jeux de données & applications
Thème 5 – Evaluer la dégradabilité de masques chirurgicaux (contenant des plastiques), la physicochimie des phases colloïdales relarguées et leurs effets sur le biote aquatique.