PANORAMA — Assemblage Macromoléculaire Hors-équilibre Compréhension, Contrôle & nouvelles structures

L'assemblage non covalent de macromolécules en solution a été abondamment étudié au cours de la dernière décennie, avec un accent particulier mis sur la relation entre la morphologie finale des agrégats et la chimie des briques élémentaires de construction. Bien que la plupart de ces études supposent des conditions d'équilibre, les applications du monde réel impliquent quant à elles des conditions d’assemblage fortement hors d’équilibre. Il existe donc un réel besoin de concevoir des outils et des méthodologies originales afin de mieux comprendre et contrôler l'assemblage de macromolécules dans diverses conditions thermodynamiques. L’intérêt de cette démarche va bien au-delà dans la science fondamentale avec des retombées technologiques importantes en sciences des matériaux, des polymères et en biotechnologie. Nous proposons dans le projet PANORAMA d'étudier de manière indépendante et systématique l'impact des procédés de mise en œuvre et de l’intensité des interactions entre briques élémentaires sur les morphologies finales et leur(s) état(s) thermodynamique(s) sur des systèmes auto et co assemblés macromoléculaires modèles (agrégats de copolymères à blocs amphiphiles, assemblages électrostatiques de polyélectrolytes, nanoparticules et protéines). Le temps de mélange est choisi ici comme un paramètre clef du procédé de mise en œuvre permettant de faire varier les conditions initiales d’assemblage. En modulant ce temps de mélange (et de réaction) de quelques ms à plus d’une heure, une multitude de systèmes hors d’équilibres peuvent être ainsi générés et étudiés. Les techniques de diffusion (lumière et neutrons) et de microscopie électronique nous aiderons à déterminer la morphologie des agrégats à différentes échelles alors que des mesures de µcalorimétrie (ITC) seront réalisées afin de mieux appréhender la thermodynamique d’assemblage des ces agrégats et autres complexes. La collection systématique de données de type Thermodynamiques vs. Morphologie en fonction des conditions de mélange nous permettra de développer une cartographie prédictive et constituera un excellent point de départ pour des travaux ultérieurs de modélisation qui vont au-delà du but avoué du projet PANORAMA. En outre, la possibilité de réaliser des assemblages proches des conditions d'équilibre sera étudiée en modulant l’intensité de l’interaction (on/off) entre briques élémentaires. Cette démarche pourrait conduire à la formation de nouvelles structures supra macromoléculaires en mettant clairement en évidence l'importance de la voie de formulation pour guider les processus d'assemblages.