2026
Notre groupe de recherche s'intéresse aux mécanismes responsables de la génération d'ordre dans le vivant. Pour ce faire nous assemblons et étudions des systèmes moléculaires biochimiques capables d'auto-organisation dans l'espace et dans le temps.
En particulier nous développons un mécanisme de type réaction-diffusion à base d'ADN et d'enzymes qui génèrent des structures spatiales de concentration, telles des ondes chimiques. Nous mettons en œuvre également une matière active constituée de filaments et moteurs moléculaires du cytosquelette (microtubules et kinésine) et qui génère des forces localement et donc des structures spatiales d'écoulements.
Cette approche biomimétique a deux objectifs. D’une part, en étudiant des systèmes moléculaires simples qui miment leurs analogues biologiques nous espérons pouvoir mieux comprendre l’émergence de l'ordre dans le vivant, particulièrement lors de la morphogenèse. D’autre part, ces systèmes dynamiques moléculaires peuvent être vus comme un nouveau type de matériau ayant des propriétés qui sont classiques dans les organismes vivants mais rares dans les matériaux synthétiques : des matériaux capables de s’auto-organiser, de bouger, de "parler" avec le vivant.
Dans ce contexte et en fonction des intérêts du stagiaire, plusieurs sujets de stage sont envisageables. Un premier sujet concerne l'étude expérimentale de l'apparition de structures spatio-temporelles dans la matière active. Quelles instabilités sont en jeu ? Quels paramètres contrôlent ces instabilités ? Un deuxième sujet vise à coupler ces deux grands types de mécanismes dans un système modèle à base d'ADN, de filaments protéiques et de moteurs moléculaires. Que se passe-t-il quand on couple la matière active à la réaction-diffusion ? Quels types de structures apparaissent ? Peut-on utiliser ce système pour mieux comprendre les couplages chimio-mécanique et mécano-chimique en biologie ?
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Ce stage expérimental se déroulera au Laboratoire Jean Perrin, à Sorbonne Université. Il s’agit d’un environnement interdisciplinaire, à l'interface entre la biophysique, la biologie synthétique, la physique de la matière molle et la programmation moléculaire. Nos outils pour ces travaux expérimentaux sont variés : biochimie des acides nucléiques et des protéines du cytosquelette, PCR, séquençage nanopore, microscopie de fluorescence, instrumentation, analyse d'images, microfluidique.... |
Lobato-Dauzier N., Maitra A., Estevez-Torres A., Galas J.C., Confinement Determines Transport of a Reaction-Diffusion Active Matter Front, Physical Review X, 2025
B. Blanc, J. N. Agyapong, I. Hunter, J.-C. Galas, A. Fernandez-Nieves, S. Fraden, Collective chemomechanical oscillations in active hydrogels, PNAS, 2024
Galas J-C, Estévez-Torres A, Van Der Hofstadt M, Long-Lasting and Responsive DNA/Enzyme-Based Programs in Serum-Supplemented Extracellular Media, ACS Synthetic Biology, 2022
Senoussi A, Galas J-C, Estévez-Torres A, Programmed mechano-chemical coupling in reaction-diffusion active matter, Science Advances, 2021
Senoussi A, Kashida S, Voituriez R, Galas J-C, Maitra A, Estévez-Torres A, Tunable corrugated patterns in an active gel sheet, PNAS, 2019
