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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-02189487] Raspberry-like small multicore gold nanostructures for efficient photothermal conversion in the first and second near-infrared windows
Date: 19 juil 2019 - 16:45
Desc: Gold nanoraspberries were synthesized by a seed-mediated synthesis with polyethylene glycol-functionalized bisphosphonates. The original structure shifted the optical absorption to infrared, revealing very efficient photothermal properties within the 2nd biological transparency window and leading to cancer cell necrosis at moderate intracellular doses and low (safe) laser power.
[hal-00174125] Iron oxide nanoaprticle-labeled rat smooth muscle cells: cardiac MR imaging for cell graft monitoring and quantification
Date: 21 sep 2007 - 16:39
Desc: PURPOSE: To perform a quantitative analysis of anionic maghemite nanoparticle–labeled cells in vitro and determine the effect of labeling on signal intensity at magnetic resonance (MR) imaging. MATERIALS AND METHODS: The study was approved by the institutional animal care and use committee at Hôpital Bichat. In vitro cell proliferation, iron content per cell, and MR signal intensity of cells were measured in agarose phantoms for 0–14 days of culture after labeling of rat smooth muscle cells with anionic maghemite nanoparticles. Next, iron oxide–labeled smooth muscle cells were injected into healthy hearts and hearts with ischemic injury in seven live Fisher rats. Ex vivo MR imaging experiments in excised hearts 2 and 48 hours after injection were performed with a 1.5-T medical imaging system by using T2-weighted gradient-echo and spin-echo sequences. Histologic sections were obtained after MR imaging. Correlation analyses between division factor of iron load and cell amplification factor and between 1/T2 and number of labeled cells or number of days in culture were performed by using linear regression. RESULTS: Viability of smooth muscle cells was not affected by magnetic labeling. Transmission electron micrographs of cells revealed the presence of iron oxide nanoparticles in vesicles up to day 14 of culture. Intracellular iron concentration decreased in parallel with cell division (r2 = 0.99) and was correlated with MR signal intensity (r2 = 0.95). T2*-weighted MR images of excised rat hearts showed hypointense signal in myocardium at 2 and 48 hours after local injection of labeled cells. Subsequent histologic staining evidenced iron oxide nanoparticles within cells and confirmed the presence of the original cells at 2 and 48 hours after implantation. CONCLUSION: Magnetic labeling of smooth muscle cells with anionic maghemite nanoparticles allows detection of cells with MR imaging after local transplantation in the heart.
[hal-02114987] Optimizing active work: Dynamical phase transitions, collective motion, and jamming
Date: 30 avr 2019 - 10:11
Desc: Active work measures how far the local self-forcing of active particles translates into real motion. Using Population Monte Carlo methods, we investigate large deviations in the active work for repulsive active Brownian disks. Minimizing the active work generically results in dynamical arrest; in contrast, despite the lack of aligning interactions, trajectories of high active work correspond to a collectively moving, aligned state. We use heuristic and analytic arguments to explain the origin of dynamical phase transitions separating the arrested, typical, and aligned regimes.
[hal-02323342] Acoustics of Bubble Arrays: Role Played by the Dipole Response of Bubbles
Date: 7 juin 2024 - 16:36
Desc: A model for acoustic transmission through a 2D square crystal of R-radius bubbles with a lattice constant L was previously proposed. Assuming a purely monopole response of the bubbles, this model offers a simple analytical expression of the transmission. However, it is not applicable when the bubbles are too close to each other (L/R < 5). This article proposes an extension of the model by including the dipole response of the bubbles. Comparisons with numerical and experimental results show that the new expression gives a good estimate of the concentration at which the monopole model is no longer valid, but fails at properly predicting the transmission.
[hal-00916477] Lumen areas and homothety factor influence airway resistance in COPD
Date: 10 déc 2013 - 12:33
Desc: The remodelling process of COPD may affect both airway calibre and the homothety factor, which is a constant parameter describing the reduction of airway lumen (h(d): diameter of child/parent bronchus) that might be critical because its reduction would induce a frank increase in airway resistance. Airway dimensions were obtained from CT scan images of smokers with (n=22) and without COPD (n=9), and airway resistance from plethysmography. Inspiratory airway resistance correlated to lumen area of the sixth bronchial generation of right lung, while peak expiratory flow correlated to the area of the third right generation (p=0.0009, R=0.57). A significant relationship was observed between h(d) and resistance (p=0.036; R(2)=0.14). A modelling approach of central airways (5 generations) further described the latter relationship. In conclusion, a constant homothety factor can be described by CT scan analysis, which partially explains inspiratory resistance, as predicted by theoretical arguments. Airway resistance is related to lumen areas of less proximal airways than commonly admitted.
Autres contacts
Université Paris Diderot - Paris 7
U.F.R. Physique
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