Défense de thèse de doctorat en sciences chimiques

Design of hybrid materials towards single cyanobacteria@silica

Jury

Marc BOUTRY (UCLouvain), Fabrice FRANCK (ULiège), Alain KRIEF (UNamur), Stéphane VINCENT(UNamur), président, Pierre VAN CUTSEM (UNamur), Bao-Lian SU (UNamur), promoteur

Résumé

Face aux défis environnementaux et sociétaux actuels, il est urgent de développer des technologies propres et durables. L'utilisation de micro-organismes et l'essor des biotechnologies répondent à ces exigences. Les micro-organismes sont en effet capables de réagir à certains stimuli, de produire des molécules complexes et parfois même de capter l'énergie lumineuse du soleil via la photosynthèse. Tous ces procédés sont réalisés avec une importante efficacité énergétique et une sélectivité remarquable. Néanmoins, les conditions d'utilisation de ces organismes sont de plus en plus drastiques avec la création d'environnements artificiels pour leur exploitation intensive et des besoins de maintien de l’activité sur du long terme. Il est donc nécessaire de concevoir des stratégies pour faciliter leur manipulation et les protéger.

En s'appuyant sur les processus naturels de biominéralisation, il est possible de concevoir des stratégies pour modifier l’environnement proche de ces micro-organismes en les incorporant dans un matériau abiotique protecteur, à l’instar, par exemple, des diatomées ou des œufs de poule, dont les coquilles protègent le matériel biologique.

Dans ce travail, nous démontrons la construction de systèmes bio-hybrides par encapsulation individuelle de cyanobactéries de type Synechococcus PCC 7002. Celles-ci sont incorporés dans des coquilles hybrides de taille nanométrique à base de silice. La partie organique du matériau assure sa flexibilité et sa modulabilité tandis que la silice assure sa résistance mécanique et sa stabilité chimique. Une combinaison avantageuse pour la création de matériaux multifonctionnels. La méthode couche par couche et la voie sol-gel pour la synthèse de matériaux inorganiques sont utilisées au cours de la conception de ces matériaux.

Après caractérisations, il a été démontré que les propriétés de l'enveloppe hybride peuvent être modulées en modifiant la nature ou la taille des molécules organiques insérées dans le réseau silicate. En jouant sur les interfaces de cette coquille, il est possible de modifier l'extérieur des cyanobactéries. La modification en surface par des groupes sulfhydryles ouvre la voie grâce à la création de ponts disulfure à l’addition de matériaux fonctionnels autour des cyanobactéries, leur offrant ainsi de nouvelles propriétés.

 

La défense est publique

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