Matière et Systèmes Complexes

MSC 7057

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CNRS

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-02400112] Mechanical behaviour of contractile gels based on light-driven molecular motors

Date: 20 Mar 2023 - 10:29

Desc: The networking of individual artificial molecular motors into collective actuation systems is a promising approach for the design of active materials working out of thermodynamic equilibrium. Here, we report the first mechanical studies on active polymer gels built by integrating light-driven rotary molecular motors as reticulation units in polymer networks. We correlate the volume ratio before and after light irradiation with the change of the elastic modulus, and we reveal the universal maximum mechanical efficiency of such gels related to their critical overlap concentration before chemical reticulation. We also show the major importance of heterogeneities in the macroscopic contraction process and we confirm that these materials can increase their internal energy by the motorized winding of their polymer chains.

[hal-03493624] Investigation and properties of a novel composite bio-PCM to reduce summer energy consumptions in buildings of hot and dry climates

Date: 2 Jan 2023 - 14:36

Desc: [...]

[hal-03876187] A new Brewster angle microscope

Date: 28 Nov 2022 - 17:02

Desc: We present a new Brewster angle microscope for the study of very thin layers as thin as monolayers, using a custom-made objective. This objective avoids the drawbacks of the models existing at the present time. Its optical axis is perpendicular to the studied layer and consequently gives an image in focus in all the plane contrary to the existing models which give images in focus along a narrow strip. The objective allows one to obtain images with a good resolution (less than 1 μm) without scanning the surface, at the video frequency, allowing for dynamic studies. A large frontal distance associated with a very large aperture is obtained by using a large lens at the entrance of the objective.

[hal-03876250] The formation of ordered nanoclusters controls cadherin anchoring to actin and cell–cell contact fluidity

Date: 28 Nov 2022 - 17:14

Desc: Oligomerization of cadherins could provide the stability to ensure tissue cohesion. Cadherins mediate cell–cell adhesion by forming trans-interactions. They form cis-interactions whose role could be essential to stabilize intercellular junctions by shifting cadherin clusters from a fluid to an ordered phase. However, no evidence has been provided so far for cadherin oligomerization in cellulo and for its impact on cell–cell contact stability. Visualizing single cadherins within cell membrane at a nanometric resolution, we show that E-cadherins arrange in ordered clusters, providing the first demonstration of the existence of oligomeric cadherins at cell–cell contacts. Studying the consequences of the disruption of the cis-interface, we show that it is not essential for adherens junction formation. Its disruption, however, increased the mobility of junctional E-cadherin. This destabilization strongly affected E-cadherin anchoring to actin and cell–cell rearrangement during collective cell migration, indicating that the formation of oligomeric clusters controls the anchoring of cadherin to actin and cell–cell contact fluidity.

[hal-03876191] A New Determination of the Shear Modulus of the Human Erythrocyte Membrane Using Optical Tweezers

Date: 28 Nov 2022 - 17:03

Desc: Optical tweezers are used to apply calibrated forces to human erythrocytes, via small silica beads bound to their membrane. The shear modulus μ of the membrane is inferred from measurements of the cell deformation in the small strain linear regime. We find the same result μ = 2.5 ± 0.4 μN/m for both discotic and nearly spherical swollen cells. This value is smaller than the one deduced from micropipettes experiments. However the two methods do not operate in the same deformation regime and are not expected to lead to the same result.