Description du sujet de thèse

Description du sujet de thèse :
Effet d'un champ électrique ou d'une impulsion laser sur la cristallisation de biomolécules. Études statistiques et de modélisation.
Étudier la nucléation, c'est se confronter à la stochasticité du phénomène: on ne sait ni où, ni quand, ni combien d'événements vont émerger. Si les approches statistiques viennent éclairer ce comportement, de nombreuses incertitudes demeurent, empêchant une connaissance et un contrôle fins de ce phénomène physique majeur, intervenant tant dans la production de produits d'intérêt pharmaceutique (nucléation de cristaux) que dans nos capacités prédictives en météorologie ou climatologie (nucléation de gouttes et de cristaux).
Parmi les champs externes aptes à limiter la stochasticité de la nucléation et en offrir un cadre d'étude plus serein, les champs électriques localisés intenses ont démontré leur capacité à contrôler la localisation spatiale et temporelle de la nucléation de cristaux ou de bulles, et bénéficieraient grandement d'un couplage avec des approches statistiques telles qu'offertes par la microfluidique.
Ce projet vise à étudier l'effet d'un champ externe sur la nucléation de biomolécules en appliquant un champ électrique ou une impulsion laser (NPLIN) dans un dispositif microfluidique. Dans un premier temps, les protéines globulaires seront étudiées comme systèmes modèles. Objectifs spécifiques du projet de doctorat : (i) Développer une plateforme microfluidique pour déclencher la cristallisation de biomolécules à l'aide d'un champ externe en développant et en intégrant des électrodes de platine nanométriques (pointes avec un rayon de courbure de l'ordre de 10nm) dans des puces microfluidiques ou des impulsions laser. (ii) Obtenir des données statistiques sur la nucléation des biomolécules. (iii) Comparer les résultats obtenus avec un champ électrique et/ou une impulsion laser avec ceux obtenus avec des ultrasons ou des champs magnétiques. (iv) Modélisation de l'effet d'un champ externe sur la nucléation de biomolécules, grâce aux interactions avec le consortium.
Les nanoélectrodes seront produites par attaque électrochimique, et caractérisées par microscopie électronique. Les circuits microfluidiques, à imaginer, reposeront sur l'utilisation de diverses technologies à notre disposition (impression 3D, tubing HPLC, photolithographie sans masque). Les observations de nucléation se feront par microscopie optique et analyse d’image (ImageJ/Python).
Ce projet de doctorat est essentiellement expérimental et demande du travail, de la motivation, de la rigueur et de l'inventivité. Le fort encadrement révèle l'aspect pluridisciplinaire du sujet, nécessitant ainsi des capacités d'organisation et d'autonomie. Le financement sera assuré par un programme de réseaux doctoraux MSCA PROCRYSTAL, numéro de projet 101169471. Le laboratoire principal de thèse, CINaM, est situé sur le campus de Luminy, au cœur du Parc National des Calanques à Marseille (France). Des visites sont prévues à l'équipe de Simon Kuhn à la Katholieke Universiteit Leuven (Belgique), ainsi que des discussions sur l'intérêt industriel avec SANOFI Vitry (France)

Résumé du projet PROCRYSTAL :
Le traitement en aval des produits biopharmaceutiques est dominé par les étapes chromatographiques qui souffrent d'un faible débit, d'une faible évolutivité et d'une consommation d'énergie élevée, ainsi que de coûts d'équipement et de matériaux élevés. À cela s'ajoutent la faible stabilité et la forte dégradabilité des formulations liquides. Le programme de formation " Crystallisation towards efficient and sustainable biomanufacturing " (PROCRYSTAL) considère la cristallisation comme une alternative simple, durable, rentable et évolutive aux techniques DSP et aux formulations liquides actuelles, dès lors qu'elle permet de séparer, purifier et stabiliser en une seule étape. Néanmoins, il n'existe actuellement aucune formation intégrée permettant d'exploiter pleinement le potentiel de la biocristallisation, mais seulement des activités de recherche fragmentées. Dans le cadre de ce programme de formation, 15 candidats/candidates au doctorat (DC) sont censés aller au-delà des pratiques actuelles pour répondre aux besoins de fabrication biopharmaceutique dans un avenir proche. Ceci n'est possible que grâce à l'expertise de ce consortium en matière de cristallisation des biomolécules, de biochimie, d'ingénierie chimique et de procédés, ainsi que de modélisation avancée. Le programme de formation PROCRYSTAL pour les DC a été conçu en accordant une attention particulière à la compréhension fondamentale des phénomènes sous-jacents, de l'échelle moléculaire à l'échelle du processus, et aux techniques expérimentales et de modélisation avancées spécifiques à la technologie de cristallisation. Les personnes recrutées acquerront un large éventail de compétences spécifiques et générales transférables, dans un environnement interdisciplinaire et intersectoriel et dans le cadre d'une collaboration multinationale qui renforce l'employabilité et la compétitivité à long terme des doctorants/doctorantes en début de carrière.
Règle de mobilité :
Les chercheurs/chercheuses ne doivent pas avoir résidé ou exercé leur activité principale (travail, études, etc.) dans le pays du bénéficiaire recruteur pendant plus de 12 mois au cours des 36 mois précédant immédiatement la date de leur recrutement. Le service national obligatoire, les séjours de courte durée tels que les vacances et le temps passé dans le cadre d'une procédure d'obtention du statut de réfugié au titre de la Convention de Genève1 ne sont pas pris en compte. Pour les organismes internationaux de recherche européens2, les organisations internationales ou les entités créées en vertu du droit de l'Union, les chercheurs/chercheuses recrutés ne doivent pas avoir passé plus de 12 mois dans les 36 mois précédant immédiatement leur date de recrutement dans le même organisme de nomination.

Contexte de travail

Le poste se situe dans un secteur relevant d'une zone à régime restrictif, et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par le fonctionnaire sécurité défense du CNRS.

Le poste se situe dans un secteur relevant de la protection du potentiel scientifique et technique (PPST), et nécessite donc, conformément à la réglementation, que votre arrivée soit autorisée par l'autorité compétente du MESR.

Contraintes et risques

Néant