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-00787356] Low power sessile droplets actuation via modulated surface acoustic waves
Date: 27 mai 2022 - 16:19
Desc: Low power actuation of sessile droplets is of primary interest for portable or hybrid lab-on-a-chip and harmless manipulation of biofluids. In this paper, we show that the acoustic power required to move or deform droplets via surface acoustic waves can be substantially reduced through the forcing of the drops inertio-capillary modes of vibrations. Indeed, harmonic, superharmonic, and subharmonic (parametric) excitation of these modes are observed when the high frequency acoustic signal (19.5 MHz) is modulated around Rayleigh-Lamb inertio-capillary frequencies. This resonant behavior results in larger oscillations and quicker motion of the drops than in the non-modulated case
[hal-01196599] The formation of ordered nanoclusters controls cadherin anchoring to actin and cell-cell contact fluidity
Date: 10 sep 2015 - 11:39
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-00666187] Introducing the scanning air puff tonometer for biological studies.
Date: 11 avr 2016 - 17:52
Desc: It is getting increasingly evident that physical properties such as elastoviscoplastic properties of living materials are quite important for the process of tissue development, including regulation of genetic pathways. Measuring such properties in vivo is a complicated and challenging task. In this paper, we present an instrument, a scanning air puff tonometer, which is able to map point by point the viscoelastic properties of flat or gently curved soft materials. This instrument is an improved version of the air puff tonometer used by optometrists, with important modifications. The instrument allows one to obtain a direct insight into gradients of material properties in vivo. The instrument capabilities are demonstrated on substances with known elastoviscoplastic properties and several biological objects. On the basis of the results obtained, the role of the gradients of elastoviscoplastic properties is outlined for the process of angiogenesis, limb development, bacterial colonies expansion, etc. which is important for bridging the gaps in the theory of the tissue development and highlighting new possibilities for tissue engineering, based on a clarification of the role of physical features in developing biological material.
[hal-00672507] The role of distribution and orientation of collagen fibers in tissue development: study by means of double imaging by two-photon excited fluorescence and second harmonic generation microscopy
Date: 21 fév 2012 - 13:30
Desc: The TPEF and SHG imaging was used to study the distribution and orientation of collagen fibers in immature skin appendages on ex vivo chicken embryo skin samples in connection to mechanical properties of developing tissues. Our study has demonstrated that the orientation of collagen fibers in the feather buds may promote growth of feathers by creating the gradient of stiffness and thus triggering the pressure sensitive growth factors.
[hal-02006571] Ionic Channel Behavior of Modified Cyclodextrins Inserted in Lipid Membranes
Date: 4 fév 2019 - 16:37
Desc: We study the insertion and behavior of modified amphiphilic cyclodextrins in suspended bilayer lipid membranes by electrophysiological methods. We observe that our molecules build single well-defined ionic channels. The pore conductance is measured in two lipid membranes differing by their composition. These measurements reveal two distinct behaviors. In the case of thin membranes, we observe single channels, whereas in the case of thick membranes, we only detect a large number of aggregated channels. In a few experiments, we have been able to monitor the transition between the two behaviors by modifying slightly the swelling of the lipid bilayers by decane. The precise structure of the channels is yet unknown; however, we deduce from our measurements an estimation of the channel diameter.
Autres contacts
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U.F.R. Physique
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