• Langue : Anglais
• Discipline : Scirences physiques. Physique
• Identifiant : Inconnu
• Type de mémoire : Habilitation à diriger des recherches
• Date de soutenance : 01/01/2006

Résumé en langue originale

Ce travail porte sur deux problématiques de recherche abordées par simulation numérique (Monté-Carlo et dynamique moléculaire) et diffusion neutronique (Spin-Echo) : i) la compréhension des mécanismes précurseurs de la transition vitreuse qui se développent dans le régime dynamique pico-nanoseconde où apparaissent les effets de cage , le découplage des dynamiques et la violation de la relation de Stokes-Einstein. Nous avons montré que les cristaux vitreux offrent d'intéressantes alternatives aux verres de liquides conventionnels et permettent d'affiner la compréhension du mécanisme de vitrification car seuls les degrés de liberté associés aux rotations moléculaires sont susceptibles d'être gelés. Ces investigations ont mis en évidence l'existence d'un effet de cage orientationnelle bien décrit par la théorie de couplage de modes (MCT). Par l'étude de liquides atomiques modèles, nous avons pu aussi démontrer que l'anharmonicité du potentiel d'interaction jouait un rôle particulièrement important sur la topologie du paysage énergétique et sur des corrélations surprenantes observées entre les propriétés vibrationnelles du verre sous Tg et sa fragilité. En utilisant la relation de Stokes-Einstein comme une sonde originale des fluctuations spatiales des particules, on a pu relier la violation de cette relation à la température où la dynamique du système commence à être influencée par la topologie de son paysage énergétique. ii) Le problème de l'action bioprotectrice des sucres. Le tréhalose apparaît comme l'un des meilleurs bioprotecteurs dans des conditions défavorables extrêmes mais l'origine moléculaire de son efficacité pendant la lyophilisation, et de façon encore plus générale, la bioprotection elle-même demeure mal comprise. Il ressort clairement de nos travaux que les propriétés physiques spécifiques des sucres en solution jouent un rôle très important. Ces investigations révèlent que la plus grande homogénéité des solutions tréhalose/eau apparaît primordiale. la probabilité de formation de glace et les contraintes engendrées par la perte d'eau pendant la déshydratation sont fortement réduites. Les investigations de l'interaction sucre/lysozyme montrent que les sucres peuvent former un certain nombre de liaisons hydrogènes avec la protéine mais ne ne parviennent pas à remplacer totalement les liaisons hydrogènes manquantes dues à la perte d'eau. Le lysozyme apparaît préférentiellement hydraté et le tréhalose préférentiellement exclu de la surface de protéine en bon accord avec certains modèles avancés.