Laboratoire Léon Brillouin

UMR12 CEA-CNRS, Bât. 563 CEA Saclay

91191 Gif sur Yvette Cedex, France

+33-169085241 llb-sec@cea.fr

BD diffusons les neutrons

Les sujets de thèses

11 sujets IRAMIS//LLB

Dernière mise à jour : 18-04-2021


• Biologie structurale

• Biophysique moléculaire

• Interactions rayonnement-matière

• Matière molle et fluides complexes

• Matériaux et applications

• Physique du solide, surfaces et interfaces

 

Approche biophysique pour l’étude structurale de la protéine membranaire TSPO

SL-DRF-21-0933

Domaine de recherche : Biologie structurale
Laboratoire d'accueil :

Laboratoire Léon Brillouin (LLB)

Groupe Biologie et Systèmes Désordonnés

Saclay

Contact :

Sophie COMBET-JEANCENEL

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2021

Contact :

Sophie COMBET-JEANCENEL
CNRS - GBSD/Groupe Biologie et Systèmes Désordonnés

0169086720

Directeur de thèse :

Sophie COMBET-JEANCENEL
CNRS - GBSD/Groupe Biologie et Systèmes Désordonnés

0169086720

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/sophie.combet/

Labo : http://www-llb.cea.fr/index.php

Voir aussi : http://www.labos.upmc.fr/lbm/recherche.html

Nous nous intéressons au transporteur membranaire TSPO, une protéine ubiquitaire et fonctionnellement importante de 18 kDa, utilisée comme marqueur dans de nombreuses maladies cérébrales chez l'homme. Jusqu'à présent, aucun cristal n'a pu être obtenu pour les TSPO de mammifères. Obtenir une structure à haute résolution de ces protéines par cristallographie de rayons X reste donc un défi. Nous proposons, dans ce projet de thèse, de déterminer les conditions optimales de stabilisation de mTSPO (souris) et hTSPO (homme) sans ligand, en vue de leur cristallisation. Nous caractériserons la structure en solution de complexes TSPO/tensio-actifs et TSPO/lipides/tensio-actifs en couplant des données de diffusion de rayonnement (MALLS, SANS et SAXS) avec des simulations ab initio. Nous ciblerons d’abord le SDS (le détergent anionique utilisé dans l'extraction et la purification de mTSPO) et le DPC (le détergent zwitterionique utilisé pour obtenir la structure par RMN de mTSPO en présence d'un ligand stabilisant). Nous étudierons ensuite des mélanges ternaires TSPO/DMPC/DPC, un environnement bio-mimétique proche des conditions permettant la liaison de ligands avec une haute affinité, pour déterminer les premières étapes de cristallisation de TSPO.
Interaction de la protéine HFq avec la membrane bactérienne et conséquences fonctionnelles sur l’export d’ARN

SL-DRF-21-0414

Domaine de recherche : Biophysique moléculaire
Laboratoire d'accueil :

Laboratoire Léon Brillouin (LLB)

Groupe Biologie et Systèmes Désordonnés

Saclay

Contact :

Véronique ARLUISON

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2021

Contact :

Véronique ARLUISON
Université de Paris - DRF/IRAMIS/LLB/GBSD

01 69 08 32 82

Directeur de thèse :

Véronique ARLUISON
Université de Paris - DRF/IRAMIS/LLB/GBSD

01 69 08 32 82

Page perso : http://iramis.cea.fr/Phocea/Membres/Annuaire/index.php?uid=varluiso

Labo : http://iramis.cea.fr/LLB/MMB/

Hfq est un régulateur pléiotropique qui intervient dans plusieurs aspects du métabolisme de l'ARN chez les bactéries. La protéine régule notamment l'efficacité de la traduction et la dégradation des ARN chez les bactéries Gram-négatives, généralement via son interaction avec de petits ARN régulateurs. Nos résultats antérieurs ont montré que la région C-terminale de Hfq forme une structure de type amyloïde et que les fibrilles amyloïdes interagissent avec la membrane. La conséquence immédiate de cette interaction est une rupture de la membrane.



Afin d'analyser en détail ce mécanisme d'interaction, le travail du doctorant consistera à utiliser différentes approches de biophysiques dont la microscopie moléculaire et cellulaire, la diffusion de neutrons, la RMN du solide et les spectroscopies infrarouge et de dichroïsme circulaire sur synchrotron. En utilisant ces méthodes, nous avons déjà prouvé que la région C-terminale de Hfq influence l'intégrité de la membrane, ce qui entraîne la formation de trous qui pourraient avoir un rôle dans l'export d'ARN bactériens vers l'extérieur de la cellule. Nous émettons l'hypothèse que cet effet de Hfq pourrait être d’une importance primordiale dans la communication bactérienne. Le but de ce travail de thèse sera d'analyser cette nouvelle fonction possible pour Hfq.
Utilisation du Dichroïsme Circulaire sur Synchrotron (SRCD) comme outil pour l’analyse de la structure secondaire des acides nucléiques et la détermination de leur repliement

SL-DRF-21-0412

Domaine de recherche : Biophysique moléculaire
Laboratoire d'accueil :

Laboratoire Léon Brillouin (LLB)

Groupe Biologie et Systèmes Désordonnés

Saclay

Contact :

Véronique ARLUISON

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2021

Contact :

Véronique ARLUISON
Université de Paris - DRF/IRAMIS/LLB/GBSD

01 69 08 32 82

Directeur de thèse :

Véronique ARLUISON
Université de Paris - DRF/IRAMIS/LLB/GBSD

01 69 08 32 82

Page perso : http://iramis.cea.fr/Phocea/Membres/Annuaire/index.php?uid=varluiso

Labo : http://iramis.cea.fr/LLB/MMB/

Les acides nucléiques jouent un rôle crucial dans la cellule. De même que pour les protéines, ils peuvent se replier en une structure 3D complexe qui résulte généralement de l'assemblage de sous-structures minimales (appelées structures secondaires). Nos analyses réalisées au synchrotron SOLEIL ont montré que la technique de dichroïsme circulaire SRCD fournit des informations importantes sur la conformation des acides nucléiques, notamment sur l’analyse des paramètres hélicoïdaux et l'empilement des bases.



Avec ce projet de thèse, nous proposons de construire une base de données pour caractériser les diverses structures minimales d'ARN et d'ADN en utilisant le SRCD. Cette "bibliothèque de référence" sera alors utilisée pour identifier le repliement des acides nucléiques et les distinguer en sous-groupes structuraux. Cette base de données nous permettra alors de développer un nouvel algorithme basé sur une évaluation des valeurs propres des différentes structures, obtenues par l'analyse de spectres SRCD expérimentaux représentatifs. Cette base de données permettra alors de déterminer à parti de son spectre SRCD la structure secondaire d’un acide nucléique de structure inconnue. Cette analyse en SRCD des structures minimales permettra en outre de modéliser leurs structures à l'échelle quantique.
Conductivité thermique dans les chaînes de spin 1D

SL-DRF-21-0384

Domaine de recherche : Interactions rayonnement-matière
Laboratoire d'accueil :

Laboratoire Léon Brillouin (LLB)

Groupe 3 Axes (G3A)

Saclay

Contact :

SYLVAIN PETIT

Loreynne PINSARD

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2021

Contact :

SYLVAIN PETIT
CEA - DRF/IRAMIS/LLB

01 69 08 60 39

Directeur de thèse :

Loreynne PINSARD
Université PARIS XI - ICMMO


Page perso : http://iramis.cea.fr/Phocea/Membres/Annuaire/index.php?uid=spetit

Labo : http://www-llb.cea.fr/NFMQ/

La miniaturisation et l’intégration de plus en plus poussée de l’électronique actuelle conduisent à une augmentation des problèmes de dissipation thermique. Une des solutions envisagées est l’utilisation de matériaux capables de conduire la chaleur vers un puits thermique, rapidement, et de façon unidirectionnelle, pour plus d’efficacité.



Dans ce contexte, l’utilisation de matériaux magnétiques de basse dimensionnalité se révèle une approche intéressante. Le transport de la chaleur par les excitations magnétiques, prédit dès 1936, a été mis en évidence dans les années 70 dans un grenat yttrium-fer ferrimagnétique (YIG). Dans ce cas, dans la phase magnétique ordonnée à basse température (T < 10K), la contribution magnétique au transport thermique est due aux ondes de spins classiques (ou magnons). La première signature d’un transport thermique magnétique à haute température (T > 50K) a été observée pour la première fois dans un composé quantique de basse dimensionnalité, KCuF3, dès 1975. Mais ce sont les composés Heisenberg antiferromagnétiques à une dimension (1D) et la découverte d’une conductivité thermique magnétique géante dans l’échelle de spins quantiques Sr14Cu24O41, qui ont vraiment déclenché le renouveau des recherches dans les systèmes magnétiques de basse dimensionnalité.



Dans ce contexte, ce projet de thèse s'intéresse en particulier aux oxydes de cuivre (ou cuprates) de la forme SrCuO2, Sr2CuO3, CaCuO2 et Ca2CuO3. Le but de ce projet est vde mieux comprendre les mécanismes qui gouvernent le transport thermique. Le projet comporte, en plus de la synthèse des échantillons, une série de caractérisation et d'analyse de la conductivité thermique ainsi que du spectre des excitations (réseau et magnétiques) par diffusion de neutrons.
Phase de Coulomb dans les réseaux hyperkagome de terre rare

SL-DRF-21-0383

Domaine de recherche : Interactions rayonnement-matière
Laboratoire d'accueil :

Laboratoire Léon Brillouin (LLB)

Groupe 3 Axes (G3A)

Saclay

Contact :

SYLVAIN PETIT

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2020

Contact :

SYLVAIN PETIT
CEA - DRF/IRAMIS/LLB

01 69 08 60 39

Directeur de thèse :

SYLVAIN PETIT
CEA - DRF/IRAMIS/LLB

01 69 08 60 39

Page perso : http://iramis.cea.fr/Phocea/Membres/Annuaire/index.php?uid=spetit

Labo : http://www-llb.cea.fr/NFMQ/

Au cours des dernières décennies, les recherches en physique du solide ont vu l’émergence d’une physique riche et nouvelle, dépassant le paradigme de Néel et transcendant les descriptions conventionnelles basées sur la théorie de Landau. Le magnétisme frustré a largement contribué à ces développements, grâce à de nouveaux concepts tels que la "phase de Coulomb", un état de matière extrêmement dégénéré mis au jour par la découverte de glace de spin dans des réseaux de pyrochlore de terres rares. Dans cette proposition de sujet de thèse, l’objectif est de poursuivre l’exploration et le développement de cette nouvelle physique, par l’étude de réseaux hyperkagomé de terres rares.



Conception et caractérisation d’hydrogels multi-stimulables

SL-DRF-21-0440

Domaine de recherche : Matière molle et fluides complexes
Laboratoire d'accueil :

Laboratoire Léon Brillouin (LLB)

Groupe Interfaces et Matériaux (GIM)

Saclay

Contact :

Fabrice COUSIN

Date souhaitée pour le début de la thèse :

Contact :

Fabrice COUSIN
CEA - DRF/IRAMIS/LLB/MMB

01 69 08 67 73

Directeur de thèse :

Fabrice COUSIN
CEA - DRF/IRAMIS/LLB/MMB

01 69 08 67 73

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/fabrice.cousin/

Labo : http://iramis.cea.fr/LLB/MMB

L’objectif de la thèse est l’élaboration et la caractérisation d’hydrogels « intelligents » susceptibles de répondre à différents types de stimuli : pH, force ionique, température mais également le cisaillement. L’idée est d’utiliser des auto-assemblages de tensioactifs comme nœuds de réticulation, en formant les hydrogels avec des polymères terminés par une courte ancre alkyle permettant leur insertion dans le cœur hydrophobe des auto-assemblages. Les transitions de phase des auto-assemblages de tensioactifs devraient permettre d’obtenir des systèmes pour lesquels le nombre et la morphologie des nœuds de réticulation (micelles sphériques ou discotiques, tubes multi-lamellaires par exemple…) pourront être modifiés in-situ par des modifications de paramètres physicochimiques tels que la température, la force ionique ou le pH. En utilisant des polymères dont la conformation est elle-même modulable par ces paramètres physico-chimiques, nous obtiendrons des hydrogels qui pourront ainsi répondre à des stimuli de façon synergétique via les nœuds et via les chaînes. Ces gels seront caractérisés en couplant des mesures structurales par diffusion de rayonnement (neutrons, rayons X, au repos et en traction) avec des mesures rhéologiques macroscopiques.
Modélisation numérique de la digestion enzymatique humaine à partir de données expérimentales

SL-DRF-21-0424

Domaine de recherche : Matière molle et fluides complexes
Laboratoire d'accueil :

Laboratoire Léon Brillouin (LLB)

Groupe de Diffusion Neutron Petits Angles

Saclay

Contact :

Fabrice COUSIN

Evelyne LUTTON

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2021

Contact :

Fabrice COUSIN
CEA - DRF/IRAMIS/LLB/MMB

01 69 08 67 73

Directeur de thèse :

Evelyne LUTTON
INRAE - UMR MIA 518

0169086460

Page perso : www-llb.cea.fr/Pisp/fabrice.cousin/

Labo : www-llb.cea.fr

Voir aussi : http://evelyne-lutton.fr http://francois-boue.monsite-orange.fr

Cette thèse se place dans le cadre d’une collaboration entre le LLB (CEA/CNRS) et l’INRAE, sur l’étude de l’influence de la structure des aliments sur leur cinétique de digestion, en partenariat avec le synchrotron Soleil (lignes DISCO et SWING) le CEA-SHFJ (IR4M, imagerie IRM) et l’université de Bangor, UK (CS Dpt). De nombreuses données ont été collectées grâce à des expériences in vitro et in vivo. Le suivi in vitro a couplé échelles grandes (rhéologie), intermédiaires (microscopies) et nanométriques (SANS-SAXS) sur différents aliments, dont les gels de protéines végétales. L’imagerie médicale in vivo (IRM du tube digestif) a permis de suivre à l’échelle macroscopique la position d’aliments (pois) dans l’estomac et le haut de l’intestin. Nous souhaitons valoriser ces données par un modèle numérique fondé sur une approche multi-agents de réaction-diffusion. Un tel schéma permettra (i) de combiner des effets à différentes échelles, (ii) de rendre compte de l'hétérogénéité, spatiale et temporelle, intrinsèque à la digestion et (iii) d’intégrer différents types d’incertitude (liée aux données, au modèle, à l’algorithmique numérique, aux paramètres inconnus). L’approche qui sera étudiée utilisera différentes techniques d’IA et d’apprentissage interactif pour relier le cadre « in silico » aux données. L’idée est alors de pouvoir évaluer numériquement, en rapport avec les données expérimentales, différentes hypothèses sur les mécanismes de digestion humaine.

Mécanismes d’endommagement sous faisceau de protons de cibles métalliques utilisées pour la production de neutrons.

SL-DRF-21-0043

Domaine de recherche : Matériaux et applications
Laboratoire d'accueil :

Laboratoire Léon Brillouin (LLB)

Groupe de Diffusion Neutron Petits Angles

Saclay

Contact :

Frédéric OTT

David SIMEONE

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2021

Contact :

Frédéric OTT
CEA - DRF/IRAMIS/LLB/NFMQ

01 69 08 61 21

Directeur de thèse :

David SIMEONE
CEA - DES/DMN/SRMA

01-69-08-29-20

Page perso : http://www-llb.cea.fr/Phocea/Pisp/index.php?nom=frederic.ott

Labo : http://iramis.cea.fr/llb/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_sstechnique.php?id_ast=2755

Depuis quelques années, différents instituts envisagent l’utilisation d’accélérateurs à basse énergie (10 - 70MeV) pour la production de neutrons et leur utilisation pour la diffusion neutronique. On peut citer les projets SONATE au CEA Saclay, HBS au F. Zentrum Jülich ou ARGITU à ESS Bilbao. Des sources de neutrons de ce type auraient potentiellement des performances équivalentes à celle d’un réacteur de recherche de puissance moyenne pour les techniques de diffusion neutronique. Les différentes briques technologiques (accélérateur fort courant, modérateur neutron avancé, instruments) existent. La dernière brique nécessitant une validation est la cible. En effet, sur de telles installations, la ou les cibles seront soumises à des fluences de protons de l’ordre 1E25 protons/m² pendant leur durée de vie. Une des problématiques rencontrées est la non solubilité de l’hydrogène dans le métal qui conduit à la formation de cloques et à l’endommagement du matériau. Nous souhaitons étudier expérimentalement le comportement de différents métaux (Al et Ta) sous des fluences d’irradiations très élevées. La modélisation de l’impact de l’irradiation aussi bien sur la modification des limites de solubilité, le changement de phase (possible hydruration du metal) ainsi que la mise en ordre des réseaux de bulles d’hydrogène sera réalisée dans le cadre d’une approche de type champ de phase.



Ce travail entre dans le cadre de l’inflexion CEA SONATE sur le développement de nouvelles sources de neutrons utilisant des accélérateurs.
Fragmentation dans les systèmes frustrés

SL-DRF-21-0381

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Laboratoire Léon Brillouin (LLB)

Groupe 3 Axes (G3A)

Saclay

Contact :

SYLVAIN PETIT

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-10-2021

Contact :

SYLVAIN PETIT
CEA - DRF/IRAMIS/LLB

01 69 08 60 39

Directeur de thèse :

SYLVAIN PETIT
CEA - DRF/IRAMIS/LLB

01 69 08 60 39

Page perso : http://iramis.cea.fr/Phocea/Membres/Annuaire/index.php?uid=spetit

Labo : http://iramis.cea.fr/llb/nfmq/

Ces dernières années, l'étude des liquides de spin suscite un vif intérêt en physique de la matière condensée. Ces nouveaux états quantiques de la matière sont en effet décrits à l'aide de champs de jauge émergents et présentent une intrication quantique à grande échelle. L'état glace de spin, par exemple, ne présente pas de brisure spontanée de symétrie, mais est néanmoins organisé localement. La règle qui décrit cette organisation est une loi de conservation locale et s'interprète comme un champ de jauge émergent.



On cherche ici à décrire les situations où apparaissent des défauts à cette règle, c'est à dire, dans le langage du champ de jauge, des "charges", aussi appelées monopoles. Ces descriptions sont basées sur une décomposition de Helmoltz du champ, d'où le terme de "fragmentation" magnétique.



Ce projet propose une approche numérique du problème, à l'aide d'une simulation directe des équations du mouvement au niveau des spins, en tenant compte de termes sources de ces monopoles. Ces simulations sont en outre basées sur un échantillonnage Monte-Carlo de l'espace des phases, un travail complexe dans le cadre de systèmes dits frustrés comme les glaces de spin. L'enjeu est donc de mettre au point un double numérique, au plus près des expériences menées par ailleurs sur ces systèmes et de proposer une interprétation en termes de fragmentation. Ces simulations se doivent aussi d'être prédictives, afin de dresser le portrait-robot des phases en présence ainsi que de leurs spectres d'excitation.

Glace de spin couplée à un bain de phonons

SL-DRF-21-0382

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Laboratoire Léon Brillouin (LLB)

Groupe 3 Axes (G3A)

Saclay

Contact :

SYLVAIN PETIT

Date souhaitée pour le début de la thèse :

Contact :

SYLVAIN PETIT
CEA - DRF/IRAMIS/LLB

01 69 08 60 39

Directeur de thèse :

SYLVAIN PETIT
CEA - DRF/IRAMIS/LLB

01 69 08 60 39

Page perso : http://iramis.cea.fr/Phocea/Membres/Annuaire/index.php?uid=spetit

Labo : http://iramis.cea.fr/llb/nfmq/

Ces dernières années, l'étude des liquides de spin suscite un vif intérêt en physique de la matière condensée. Ces nouveaux états quantiques de la matière sont en effet décrits à l'aide de champs de jauge émergents et présentent une intrication quantique à grande échelle. L'état glace de spin, par exemple, ne présente pas de brisure spontanée de symétrie, mais est néanmoins organisé localement. La règle qui décrit cette organisation est une loi de conservation locale et s'interprète comme un champ de jauge émergent.



On cherche ici à décrire les situations où par le biais du couplage magnéto-élastique, les mouvements de point zéro des atomes induisent des fluctuations magnétiques. De ce fait, le champ de jauge fluctue dans le temps, ce qui donne naissance à un champ électrique en plus du champ magnétique. Cette phase nouvelle est appelée glace de spin quantique.



Ce projet propose une approche numérique du problème, à l'aide d'une simulation directe des équations du mouvement au niveau des spins, en tenant compte d'une force aléatoire susceptible de faire changer l'état de spin localement et donc d'induire ces fluctuations. Ces simulations sont en outre basées sur un échantillonnage Monte-Carlo de l'espace des phases, un travail complexe dans le cadre de systèmes dits frustrés comme les glaces de spin. L'enjeu est de mettre au point un outil numérique capable de prédire la stabilité des phases en présence, de proposer une interprétation en termes de champs émergents et de caractériser le spectre des excitations. On s'attachera à rester au plus près des expériences menées par ailleurs au laboratoire, sur des systèmes modèles (pyrochlore et grenats de terre rare) où l'on pense que ces fluctuations sont à l'œuvre.
Mauvais métal et phonons mous dans les composés para-électriques quantiques

SL-DRF-21-0238

Domaine de recherche : Physique du solide, surfaces et interfaces
Laboratoire d'accueil :

Laboratoire Léon Brillouin (LLB)

Groupe 3 Axes (G3A)

Saclay

Contact :

Philippe Bourges

Date souhaitée pour le début de la thèse : 01-09-2021

Contact :

Philippe Bourges
CEA - DRF/IRAMIS/LLB/NFMQ

0169086831

Directeur de thèse :

Philippe Bourges
CEA - DRF/IRAMIS/LLB/NFMQ

0169086831

Page perso : http://iramis.cea.fr/Pisp/113/philippe.bourges.html

Labo : http://www-llb.cea.fr/NFMQ/

Voir aussi : https://www.lpem.espci.fr/spip.php?article72

Le composé SrTiO3 dopé est un mauvais métal où la résistivité ne sature pas à haute température quand le libre parcours moyen devient de l’ordre de la distance interatomique. Nos mesures préliminaires de diffusion de neutrons montrent que la proximité de la phase ferroélectrique, correspondant à un état para-électrique quantique, joue un rôle essentiel dans l’augmentation de la masse des porteurs (C. Collignon, Ph. Bourges, B. Fauqué et K. Behnia, Phys. Rev. X 10, 031025 (2020)). D’autre part, la proximité de cette instabilité structurale (associée à un phonon mou dont l’énergie diminue anormalement quand on refroidit) favoriserait la supraconductivité dans SrTiO3 à faible dopage bien que ces deux types d’ordre n’aient a priori rien en commun.



Motivés par ces travaux, nous proposons un sujet de thèse qui s’intéressera à l’étude de l’effet du dopage électronique dans des systèmes para-électriques quantiques. On s’intéressera à l’évolution de la structure électronique (par des mesures de transports électrique et thermoélectrique) et en parallèle à la structure cristalline ainsi qu’à la dynamique associée (spectre des phonons par des mesures de diffusion de neutrons). L’étude s’intéressera dans un premier temps au cas du composé SrTiO3 dopé (La, Nb, réduction en oxygène) puis aux composés KTaO3 et PbTe dopés. L’ensemble de ces travaux permettront de comprendre la nature des nouveaux états électronique de la matière qui apparaissent dans les matériaux para-électriques quantiques dopés.

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