Thèse : Surfaces actives pour l’activation contrôlable de la programmation moléculaire basée sur l’ADN en microfluidique

IEVGEN Kurylo

Soutenance de thèse
27/06/2018 – 13:00
Amphithéâtre IEMN


Résumé :

Les organismes vivants prennent des décisions en permanence à l’aide de réseau de réactions chimiques couplées (CRN) les unes aux autres. Cette capacité a inspirée de nombreux scientifiques qui cherchent aujourd’hui à construire des versions synthétiques de ces réseaux pour créer des systèmes dynamiques complexes.

Les molécules d’ADN constitue une solution idéale pour construire de tels CRNs du fait de la nature programmable et prévisibles de leurs interactions. Un des exemples les plus récents d’un système à base d’ADN est la PEN (Polymérase, Exonucléase et Nickase) toolbox. Le travail de recherche présenté dans ce manuscrit vise à développer des surface actives qui permettent d’interagir avec la PEN toolbox en environnement microfluidique afin de pouvoir utiliser pleinement le potentiel de tels systèmes moléculaires.

Dans un premier temps nous avons étudié l’utilisation de la PEN toolbox en microfluidique en explorant différents paramètres afin de faciliter l’adoption de cette approche de programmation moléculaire.

Nous discuterons ensuite de la réalisation de surfaces actives et de leur caractérisation. Celles-ci sont concues pour permettre l’immobilisation de brins d’ADN via une liaison thiol et leur largage en solution en rompant électro-chimiquement cette liaison. Nous discuterons également d’aspect technique permettant l’intégration aisée d’une telle stratégie dans des dispositifs microfluidiques. Nous démontrerons l’efficacité de cette approche dans un cas simple d’activation puis d’autocatalyse programmé à l’aide de la PEN toolbox.

Par la suite, montrerons qu’il est possible de contrôler spatio-temporellement le largage d’instructions à base d’ADN. Pour ce faire, nous nous appuierons sur une version plus évoluée de l’auto-catalyseur présenté précédemment. Nous mettrons en évidence qu’il est possible d’initier de façon contrôlée des phénomènes de réaction-diffusion dans des canaux microfluidiques.

Pour finir, nous ouvrirons des perspectives pour la conception de surface actives permettant un niveau de contrôle encore plus grand des systèmes moléculaire via la réalisation de motifs statiques de greffage d’ADN ou l’utilisation d’actionneurs électriques réutilisables.

JURY :

– Directeurs de thèse : L. BUCHAILLOT,  Y. COFFINIER,   A. VLANDAS

– Rapporteurs :   A. GALTAYRIES – CHIMIE PARIS,   V. TALY – UNIVERSITE PARIS DESCARTES

– Examinateurs (rices) :  S. INGEBRANDT – RWTH Aachen,  J.-C. GALAS – Université Pierre et Marie Curie,  R. BOUKHERROUB – Université de Lille

 

 

Thèse : Communications sans fil dans des interférences dynamiques – modélisation, capacité et applications

LOPES DE FREITAS Mauro

Soutenance de thèse
13/06/2018 – 10:30
Amphithéâtre IRCICA


Résumé :

Cette thèse se concentre sur l’étude du bruit et des interférences présentant un comportement impulsif, un attribut que l’on peut retrouver dans de nombreux contextes comme les communications sans fil. Cette interférence est caractérisée par la présence d’amplitudes élevées pendant des durées courtes. En fait, ces caractéristiques indésirables conduisent à des queues de distributions plus lourdes qui peuvent être modélisées par la distribution α-stable. En particulier, nous étudions le comportement impulsif qui se produit dans les réseaux de communication à grande échelle qui forme la base de notre modèle d’interférence dynamique. Plus précisément, une telle interférence peut se rencontrer dans des réseaux hétérogènes avec des paquets courts à transmettre, comme dans l’Internet des objets, lorsque l’ensemble des interférents actifs varie rapidement. La première partie de ce travail est d’étudier la capacité des canaux de bruit α-stable, qui n’est pas bien comprise actuellement, sauf dans le cas du bruit de Cauchy (α = 1) avec une contrainte logarithmique et du bruit gaussien (α = 2) avec une contrainte de puissance. Nous calculons des bornes inférieures et supérieures pour la capacité avec une contrainte de moment de la valeur absolue (amplitude). Nous considérons les canaux à bruit symétrique additif α-stable avec α ∈ ]1, 2]. Nous utilisons ensuite un algorithme inspiré du Blahut-Arimoto afin de comparer les bornes proposées, ce qui permet en particulier d’évaluer l’effet des paramètres de bruit sur les bornes. Nous étendons ensuite le travail à la capacité de canaux à bruit additif complexe, isotrope α-stable et l’impact de nos limites dans des contextes pratiques.

JURY :

– Directeur de thèse : Laurent CLAVIER

– Co-encadrant : Malcolm EGAN

– Rapporteurs : Philippe CIBLAT, Marco DI RENZO

– Examinateurs : Mérouane DEBBAH, Gareth W. PETERS, Michèle WIGGER, Atika RIVENQ

 

Exposition Monique PEYTRAL

Exposition Monique PEYTRAL à l’IEMN
du 19/06/2018 au 06/07/2018
Accès libre : de 9h00 à 12h00 et de 13h30 à 16h
IEMN / Université de Lille – Sciences et Technologies, Villeneuve d’Ascq

Affiche exposition Monique Peytral IEMN 2018

Monique Peytral, peintre qui a réalisé le fac-similé de Lascau II et a collaboré 50 ans avec le CNRS.

Contact : Nano-Ecole Lille
Patricia LEFEBVRE-LEGRY
patricia.lefebvre@iemn.univ-lille1.fr
03 20 19 78 10

La Fresque du CNRS par Monique Peytral

Conference : Acoustofluidics 2018

Conference Chair Michaël Baudoin – Chair Professor

29-31 August, 2018

IEMN – Villeneuve d’Ascq

Abstract :

This annual meeting is returning to Europe in 2018.This focused meeting is dedicated to exploring the science, engineering, and use of micro- to nanoscale acoustofluidics.

In particular the scope of the conference covers:

  • Acoustical tweezers and acoustophoresis
  • Acoustic streaming and radiation pressure analysis and experimentation
  • Liquids, bubbles, particles and cells manipulation with acoustics
  • Integrated acoustofluidics devices for energy, chemical, biological, and medical applications
  • Fluid interface manipulation using ultrasound, including atomization, droplet generation, and thin films
  • Transducers designs for micro/nano acoustofluidics, including new fabrication methods and ideas

Register

https://cbmsociety.org/conferences/acoustofluidics18/

Sponsors

                   

IEMN : CS Industry Award

Rewarding excellence, innovation and success

La compagnie ALLOS semiconductors s’est vu décerner un CS Award portant sur des travaux effectués en étroite collaboration avec l’équipe de recherche du Dr Farid Medjdoub de l‘Institut d’électronique, de microélectronique et de nanotechnologie. Les derniers résultats de l’IEMN démontrent notamment une tension de claquage de plus de 1400 V pour les mesures verticales et latérales sur le prochain produit d’ALLOS, l’épiwafer GaN-on-Si pour les appareils de 1200 V.

En savoir plus sur les travaux

>> Liste des lauréats

Séminaire : A propos de la dynamique non régulière

Par Alain Léger
Directeur de Recherche au CNRS
Contact : leger@lma.cnrs-mrs.fr

Mercredi 28 mars 2018 à 14h00
IEMN Ampli LCI – Villeneuve d’Ascq

Abstract :

Cet exposé va présenter quelques aspects, d’abord introductifs, puis plus récents de la mécanique non régulière. Nombre de situations, conditions au bord ou lois de comportement, fournissent des exemples de non régularité en mécanique. On se concentrera principalement sur le cas du contact et du frottement mais plusieurs aspects fondamentaux seraient identiques dans les cas de la plasticité, de l’endommagement, etc… Dans tous les cas l’introduction de conditions non régulières en mécanique des milieux continus conduit à des problèmes mathématiques ouverts et difficiles. On essaiera pour cela de préciser minutieusement l’état des lieux, en forme de liste des problèmes résolus ou ouverts, afin que soient clarifiées les situations où il est légitime ou non d’utiliser des résultats dans différents domaines de la physique, et l’on observera que ce sont alors des modèles simples qui, pour autant qu’ils soient bien choisis, apportent des informations qualitatives là où des modèles plus proches de la physique seraient inaccessibles.

On rappellera que la non régularité supprime la possibilité de se référer au cadre classique de la théorie des équations différentielles ou aux dérivées partielles. Après quelques résultats, énoncés dans le cas d’un système mécanique très simple mais généralisables à tous les problèmes discrets, une partie importante de l’exposé sera consacrée à l’étude de la réponse à une sollicitation périodique comme cela est classique dans l’étude qualitative des systèmes dynamiques.

Dans un premier temps le système mécanique sera linéaire, ce qui en rendra les résultats utilisables qualitativement dans nombre de domaines de physique, d’acoustique ou de vibrations. Une attention particulière sera portée à la transition entre des zones de comportements différents, et l’on notera qu’aucune transition au chaos n’est observée lorsque la seule non linéarité est due au contact et au frottement. Dans un deuxième temps on ajoutera une non linéarité régulière de type grandes déformations. On verra alors que la réponse peut comprendre des zones de comportement non périodique, ce qui amènera, en conclusion, à interroger le couplage entre différents types de non linéarités.

 

Deux médailles d’argent CNRS décernées à deux chercheuses de l’IEMN

Lien : http://www2.cnrs.fr/presse/communique/5493.htm

Sabine Szunerits (à gauche) et Anne-Christine Hladky (à droite) ©Joaquim Dassonville

Comme chaque année, le Centre National de la Recherche Scientifique décerne la médaille d’argent afin de distinguer des chercheur.e.s pour l’originalité, la qualité et l’importance de leurs travaux, reconnus sur le plan national et international.

Parmi les vingt lauréat.e.s de l’année 2018 figure deux chercheures de l’IEMN (UMR 8520 – CNRS/Université de Lille/ISEN/UVHC/Centrale Lille) :

Sabine Szunerits, Spécialiste des biocapteurs et de la nano-médecine pour le traitement des infections virales et bactériennes ou l’hypothermie.
Professeure des Universités exerçant au sein du Département de Chimie de l’Université de Lille et au sein du groupe NanoBiointerface de l’IEMN a été distinguée par l’Institut de Chimie – INC.

Anne-Christine Hladky, Experte en métamatériaux acoustiques.
Directrice de Recherche au CNRS et responsable du groupe ACOUSTIQUE de l’IEMN a été distinguée par l’Institut des Sciences de l’Ingénierie et des Systèmes – INSIS.

Téléchargez le communique de Presse CNRS

L’IEMN et HORIBA JOBIN YVON s’associent pour créer une équipe mixte de recherche

HORIBA JOBIN YVON et l’Institut d’Electronique de Microélectronique et de Nanotechnologie (IEMN-CNRS) s’associent et créent une « équipe mixte » de recherche visant à développer des outils de caractérisation innovants ainsi que la caractérisation physico-chimique de nanomatériaux. Cette structure, financée par des crédits FEDER de la Région Hauts-de-France, soutient des actions de recherche engagées depuis 2012, notamment sur la fabrication de sondes micro-nano-fabriquées pour applications à la spectroscopie Raman dont HORIBA JOBIN YVON est leader mondial

La thématique de recherche de l’équipe mixte concernera le développement d’outils de caractérisation innovants ainsi que la caractérisation physico-chimique de nanomatériaux par techniques de microscopie à force atomique et de spectroscopie Raman et infrarouge à exaltation de pointe. Le travail portera à la fois sur le design et fabrication de nouvelles générations de sondes de microscopie champ proche par techniques de micro et nano-fabrication, et un travail de nano-caractérisation avancée de propriétés physico-chimiques de matériaux nouveaux.

Références

 HORIBA JOBIN YVON est l’un des plus importants fabricants de systèmes et composants de spectroscopie et d’analyses. L’entreprise est leader mondial en spectroscopie Raman. Elle conçoit et fabrique à Villeneuve d’Ascq des appareils à la pointe de la technologie depuis plus de 50 ans. Les équipes de R&D et du laboratoire d’applications HORIBA Villeneuve d’Ascq travaillent actuellement sur le « nano-Raman », technique exploitant l’effet d’exaltation de pointe (« Tip Enhanced Raman Spectroscopy » ou TERS) et qui permet d’apporter à la spectroscopie Raman la résolution spatiale nanométrique des techniques de microscopie champ proche comme la microscopie à force atomique. http://www.horiba.com/fr/

L’IEMN (UMR8520, CNRS – Université de Lille – Université de Valenciennes et du Hainaut-Cambrésis – Centrale Lille et ISEN-yncréa) a une expertise reconnue internationalement en micro et nano-fabrication (l’IEMN est membre du réseau RENATECH), ainsi qu’en microscopie champ proche. L’IEMN a été lauréat en 2012 d’un PIA EQUIPEX Excelsior (www.excelsior-ncc.eu) couplant la microscopie champ proche aux excitations électriques et/ou optiques du continu au THz. Dans ce contexte, l’IEMN a développé des actions de recherche couplant microscopie champ proche et optique (par exemple SNOM infrarouge ou Terahertz, micro et nano-fabrication de cantilevers), et engagé une activité de recherche en convergence avec les applications visées par la société HORIBA.

Contacts

Chercheur l  Thierry Mélin l T 04 32 50 06 59 l thierry.melin@univ-lille1.fr
Presse CNRS l Stéphanie Barbez l T 03 20 12 28 18l stephanie.barbez@cnrs.fr
Presse Université de Lille l Cristelle Fontaine l T 03 20 96 52 57l cristelle.fontaine@univ-lille2.fr

Lire le communiqué de presse 

Un composant térahertz pour manipuler les réseaux sans fil mille fois plus rapides

L’explosion des réseaux sans fil pousse les technologies actuelles dans leurs retranchements. Si les fréquences térahertz offrent les débits nécessaires pour y pallier, elles manquent encore de composants adaptés. Des chercheurs de l’IEMN et de la Brown University de Providence ont donc conçu et testé le premier système mux/demux fonctionnant à ces fréquences. Cet élément permet de « zapper » entre différents flux et d’atteindre un débit mille fois supérieur au Wi-Fi. Ces travaux sont publiés dans la revue Nature Communications.

Les réseaux sans fil actuels utilisent des micro-ondes de la gamme hyperfréquence, comprises entre 1 et 100 GHz. Comme les vitesses de transmission des données dépasseront dans quelques années les capacités de nos réseaux, le monde de la recherche se penche désormais sur les ondes térahertz1. Grâce à leurs fréquences plus élevées que les micro-ondes, elles atteignent de meilleurs débits. Ces ondes nécessitent cependant d’adapter et de rendre compatible toute l’électronique consacrée aux télécommunications. Des chercheurs de l’Institut d’électronique, de microélectronique et de nanotechnologie (IEMN, CNRS/Université Lille 1/ISEN Lille/Université de Valenciennes/École Centrale de Lille) et de l’université américaine Brown ont mis au point le premier système de multiplexage et de démultiplexage térahertz.

Grâce à un mux/demux, plusieurs signaux transitent à travers un seul canal de communication et se séparent ensuite à volonté. Ce composant essentiel permet par exemple de transporter plusieurs chaînes de télévision à la fois, ou de connecter des centaines d’utilisateurs sur un même réseau Wi-Fi. Les chercheurs ont ici utilisé deux plaques métalliques parallèles afin de guider les ondes THz. Une fente coupée laisse une partie des ondes s’échapper avec un angle lié à leur fréquence, ce qui les isole et les trie. Le débit total de données démultiplexées a ainsi pu atteindre 50 Gbit/s dans la bande 300 GHz, soit environ 1000 fois celui d’un réseau Wi-Fi standard (54 Mbit/s).

Ces travaux ont été réalisés dans le cadre de la fondation I-site Université de Lille Nord Europe, au sein du Hub « Human-Friendly Digital World ». Ils ont été soutenus par l’ANR, l’Université de Lille, l’IEMN, le CNRS, RENATECH, PIA Equipex : FLUX (Fibres optiques pour les hauts flux), le projet ExCELSiOR, le conseil régional Nord-Pas de Calais, le FEDER et le CPER « Photonics for Society ».

1 1 GHz = 109 hertz ; 1 THz = 1 000 GHz

© IEMN
Démultiplexeur orientant dans l’espace le signal télécom THz (bande 300 GHz)

Références :

Frequency-division multiplexer and demultiplexer for terahertz wireless links
J. Ma, N. J. Karl, S. Bretin, G. Ducournau & D. M. Mittleman
Nature Communications 8, Article number: 729 (2017)
DOI :10.1038/s41467-017-00877-x
https://www.nature.com/articles/s41467-017-00877-x
Contact chercheur :
Guillaume Ducournau – IEMN

Contact communication INSIS :
insis.communication@cnrs.fr