Matière et Systèmes Complexes
Présentation
Le laboratoire « Matière et Systèmes Complexes » (MSC) est une unité mixte de recherche du CNRS et de l’université (UMR 7057). Le laboratoire est installé depuis 2007 sur le nouveau campus de l’Université Paris Diderot, Paris Rive Gauche, dans le bâtiment Condorcet. Il est réparti sur plusieurs étages. La direction et le secrétariat se trouvent au 6e étage. Le directeur actuel en est Laurent Limat, secondé par la directrice adjointe Florence Gazeau.
Le laboratoire MSC a pour sujet d’étude la matière et les systèmes complexes sous toutes leurs formes. Il peut s’agir de fluides montrant des phénomènes complexes non-linéaires (facettages de jets ou de tourbillons, structures et propriétés complexes de mousses, phénomènes de mouillage, propagation de vagues et de tsunamis) ou bien, par exemple, de systèmes proches de la géophysique et de l’environnement (systèmes granulaires tels que les dunes, phénomènes d’érosion, morphogenèse des plantes et même des villes, nage collective d’algues ou de bactéries…). Les études théoriques et expérimentales conduisent à des applications comme par exemple les éoliennes flexibles de haut rendement, l’optimisation de méthodes d’enduisage, le contôle de propriétés de surface ou la récupération de la biomasse (ingénierie verte)...
Le laboratoire étudie également le couplage entre la physique et la biologie des systèmes vivants, avec une approche multi-échelle. Les recherches effectuées vont d’échelles moléculaires ou supra-moléculaires (assemblages des protéines, chromatine, cytosquelette etc.) jusqu’à l’échelle de l’organisme entier (méduses, poulets, vers etc.) en passant par des études plus fondamentales sur des cellules uniques sur lesquelles sont exercées des forces quantifiées, permettant de comprendre les propriétés biophysiques de la matière vivante. Ces études aboutissent à de possibles applications en ingénierie tissulaire ou régénération des tissus avec des transferts dans le domaine médical.
Equipes de recherche
Le laboratoire est structuré en cinq équipes :
- Dynamique des systèmes hors d’équilibre (DSHE), orientée plutôt vers les comportements non-linéaires de fluides, éventuellement actifs ou avec surface libre, et les phénomènes d’auto-organisation en général (morphogenèse des granulaires, systèmes particulaires inspirés de la matière condensée, colloïdes et transition d’encombrement, etc).
- Dynamique et organisation de la matière molle (DOMM), orientée plutôt vers les matériaux mous visco-élastiques aux propriétés rhéologiques complexes (gels, polymères, mousses etc.), milieux caractérisés par une structure hétérogène, et dont l’organisation et les propriétés dépendent de l’échelle d’observation.
- Physique du vivant, orientée plutôt vers l’étude des processus physiques qui sous-tendent les fonctions biologiques, principalement à l’échelle cellulaire, entre la molécule et le tissu.
- Biofluidique, orientée plutôt vers l’étude des systèmes vivants du tissu à l’organisme, avec des applications à visées médicales.
- Une équipe de théoriciens dont les thématiques couvrent un spectre large de questions fondamentales allant de la physique statistique hors équilibre à la neuroscience, en passant par la matière molle et la matière active.
Cependant les activités de ces équipes se recoupent souvent dans des projets communs aux frontières entre les comportements physiques et/ou biologiques (exemple : comportement de mousses marines, mesures de forces dans des tissus reconstitués, etc.)
[hal-00946125] Localization and relative quantification of carbon nanotubes in cells with multispectral imaging flow cytometry.
Date: 13 2 月 2014 - 14:04
Desc: Carbon-based nanomaterials, like carbon nanotubes (CNTs), belong to this type of nanoparticles which are very difficult to discriminate from carbon-rich cell structures and de facto there is still no quantitative method to assess their distribution at cell and tissue levels. What we propose here is an innovative method allowing the detection and quantification of CNTs in cells using a multispectral imaging flow cytometer (ImageStream, Amnis). This newly developed device integrates both a high-throughput of cells and high resolution imaging, providing thus images for each cell directly in flow and therefore statistically relevant image analysis. Each cell image is acquired on bright-field (BF), dark-field (DF), and fluorescent channels, giving access respectively to the level and the distribution of light absorption, light scattered and fluorescence for each cell. The analysis consists then in a pixel-by-pixel comparison of each image, of the 7,000-10,000 cells acquired for each condition of the experiment. Localization and quantification of CNTs is made possible thanks to some particular intrinsic properties of CNTs: strong light absorbance and scattering; indeed CNTs appear as strongly absorbed dark spots on BF and bright spots on DF with a precise colocalization. This methodology could have a considerable impact on studies about interactions between nanomaterials and cells given that this protocol is applicable for a large range of nanomaterials, insofar as they are capable of absorbing (and/or scattering) strongly enough the light.
[hal-00741396] Intercellular carbon nanotube translocation assessed by flow cytometry imaging.
Date: 12 10 月 2012 - 15:51
Desc: The fate of carbon nanotubes in the organism is still controversial. Here, we propose a statistical high-throughput imaging method to localize and quantify functionalized multiwalled carbon nanotubes in cells. We give the first experimental evidence of an intercellular translocation of carbon nanotubes. This stress-induced longitudinal transfer of nanomaterials is mediated by cell-released microvesicles known as vectors for intercellular communication. This finding raises new critical issues for nanotoxicology, since carbon nanotubes could be disseminated by circulating extracellular cell-released vesicles and visiting several cells in the course of their passage into the organism.
[ineris-00963286] In vivo biodistribution and biological impact of injected carbon nanotubes using magnetic resonance techniques
Date: 21 Mar 2014 - 14:22
Desc: Single-walled carbon nanotubes (SWCNT) hold promise for applications as contrast agents and target delivery carriers in the field of nanomedicine. When administered in vivo, their biodistribution and pharmacological profile needs to be fully characterized. The tissue distribution of carbon nanotubes and their potential impact on metabolism depend on their shape, coating, and metallic impurities. Because standard radiolabeled or fluorescentlylabeled pharmaceuticals are not well suited for long-term in vivo follow-up of carbon nanotubes, alternative methods are required.
[hal-04272840] Cytoplasmic Viscosity is a Potential Biomarker for Metastatic Breast Cancer Cells
Date: 6 11 月 2023 - 20:08
Desc: Cellular microrheology has shown that cancer cells with high metastatic potential are softer compared to non-tumorigenic normal cells. These findings rely on measuring the apparent Young modulus of whole cells using primarily atomic force microscopy. This study aims to explore whether alternative mechanical parameters have discriminating features with regard to metastatic potential. Magnetic rotational spectroscopy (MRS) is employed in the examination of mammary epithelial cell lines: MCF-7 and MDA-MB-231, representing low and high metastatic potential, alongside normal-like MCF-10A cells. MRS utilizes active micron-sized magnetic wires in a rotating magnetic field to measure the viscosity and elastic modulus of the cytoplasm. All three cell lines display viscoelastic behavior, with cytoplasmic viscosities ranging from 10-70 Pa s and elastic moduli from 30-80 Pa. It is found that the tumorigenic MCF-7 and MDA-MB-231 cells are softer than the MCF-10A cells, with a twofold decrease in elastic modulus. To differentiate cells with low and high malignancy however, viscosity emerges as the more discriminating parameter, as MCF-7 exhibits a 5 times higher viscosity as compared to MDA-MB-231. These findings highlight the sensitivity of cytoplasmic viscosity to metastatic potential, suggesting its potential utility as a mechanical marker for malignant cancer cells.
[hal-02409281] Biosynthesis of magnetic nanoparticles from nano-degradation products revealed in human stem cells
Date: 13 12 月 2019 - 14:09
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Autres contacts
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U.F.R. Physique
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