Interfaces fluides

  1. Nanophotonique pour les fluides aux interfaces
  2. Ecoulement dans les films liquides
  3. Creation and rupture of thin liquid films: floating and interfacial bubbles
  4. Acoustique des mousses liquides
  5. Physico-chimie des mousses et émulsions : production, stabilité et réactivité
  6. Biomolécules aux interfaces liquide-air
  7. dynamique de tensioactifs aux interfaces et écoulements de Marangoni
  8. Ondes de choc dans les mousses liquides
  9. Interfaces fluides comme modèles de membranes biologiques

Nanophotonique pour les fluides aux interfaces

Sondes de lumières résonantes intégrées sur organiques pour la détection d’espèces et le diagnostic dynamique en métrologie des processus de la matière molle

Contacts:

  • Bruno Bêche (bruno.beche@univ-rennes1.fr), Institut de Physique de Rennes, IPR CNRS. 
  • Hervé Lhermite, Institut d’Electronique et des Télécommunications de Rennes, IETR CNRS.
  • Véronique Vié, Institut de Physique de Rennes, IPR CNRS
  • Lucas Garnier, Institut de Physique de Rennes, IPR CNRS

Applications : détection de glucose, mesures de transition de phases en matière molle et biologie, mesures de températures et changements d’états, mesures et suivi de turbidité au sein de goutte, mesures des temps d’association/dissociation moléculaires, mesures de transitions multi-échelles micro/nano au sein de
substance…

Vision d’artiste

Nos recherches se situent dans le domaine des nanotechnologies à base de photonique intégrée ; elles portent sur la réalisation de senseurs en métrologie pour la détection d’espèce (comme le glucose), la santé (interaction biologie cellulaire), l’étude des processus dynamiques fondamentaux de la matière molle (turbidité, sédimentation en goutte) et est bâti sur un socle fédérateur de compétences fortes existant au sein d’Instituts de Recherche CNRS du campus Beaulieu rennais (IPR-CNRS, https://ipr.univ-rennes1.fr/ et IETR-CNRS, https://www.ietr.fr/) en lien avec l’Inra-Agrocampus Ouest.

Principe et Méthode. Le principe de tels senseurs intégrés sur puce, utilisant la lumière piégée comme sonde de détection localisée spatialement, est basé sur la réalisation de géométries bouclées, comme les sphères, les disques, les anneaux, les stades…) en matériaux polymères ou plastiques. Cette lumière pourra circuler en se localisant sur les bords (voir figures, imagerie d’un anneau ou micro-résonateur, lumière piégée en circulation). La lumière se comportant aussi comme une onde, elle sera ainsi en capacité de ‘résonner’ tout comme c’est le cas en acoustique. Voir les imageries ci-dessous par microscopie électronique à balayage d’un micro-résonateur (MR) en polymère puis par microscopie optique d’une goutte déposée sur une puce contenant ces MRs (en médaillon la lumière résonante au sein d’un MR, vue de dessus).
 

Résonateur

 

Goutte

Le principe repose ainsi sur le contrôle et la manipulation de lumière (ou photons) via leurs modes résonants optiques quantifiés (par la condition de ‘re-bouclage géométrique’ précédente) qui pourront alors interagir avec la matière environnante et donc la ‘scruter’ ou bien l’analyser. C’est une forme d’interaction lumière localisée et résonante avec la matière et les substances à étudier. La lumière sera alors définit par un peigne périodique, constitués de différentes longueurs d’onde ou pics de longueurs d’onde. Cette lumière adéquate sera alors utilisée pour la détection d’espèces en biologie, le suivi de la dynamique des temps d’interaction lumière/matière de processus spécifiques en matière molle comme les dépôts et sédimentations de microparticules et colloïdes en goutte, les estimations de viscosité de solvants et diffusion, les mesures des temps d'association/dissociation de biomolécules ciblées (peptides et bactéries alimentaires) avec des membranes cellulaires (lipides) en biologie, en exploitant le concept dans sa globalité de ‘sondes de lumière résonante intégrée ' à savoir la modification des caractéristiques de la lumière sonde résonante (décalage du peigne-spectre des résonances, puis de la forme des pics de résonance à savoir largeur à mi-hauteur, finesse, étalement, visibilité, contraste ou taux d’extinction des résonances, …) voir figure;

Résonance

Quelques résultats : Des senseurs dédiés aux mesures fines de concentration en glucose. La courbe représente le décalage des pics de résonances de la lumière en fonction de la concentration de glucose en solution ‘ressentie’. 

Glucose

 Des senseurs dédiés aux mesures de transition de phase en matière molle et biologie avec détermination des températures de changement d’état. Les figures ci-dessous représentent le principe et protocole de mesure sur plateforme expérimentale photonique puis la mise en évidence d’une transition de phase du premier ordre gel/liquide de lipides.

Sphingomyéline1
Sphingomyéline2

Ecoulement dans les films liquides

Contact : Isabelle Cantat, Arnaud Saint-Jalmes, Adrien Bussonniere, Aontoine Berut, Evgenia Shabalina; ERC disfilm  

Les mousses liquides sont des fluides complexes qui absorbent l’énergie particulièrement bien. La nature microscopique de cette dissipation reste néanmoins mal connue et les règles gouvernant la viscosité apparente d’une mousse restent à établir. Dans ce cadre, nous développons des expériences d’hydrodynamique à l’échelle de quelques bulles de savon afin de mieux comprendre le rôle des surfactants dans les écoulements observés. Nous espérons ainsi faire progresser notre compréhension de la stabilité et de la rhéologie des mousses liquides. 
 

Mesure du champ de vitesse dans un film vertical

 Le photoblanchiment localisé de marqueurs fluorescent nous permet de visualiser le champ de vitesse pendant le drainage du film, sans traceurs. Nous avons mis en évidence le champ de recirculation dans le film, et les fortes composantes horizontales de la vitesse. 

Référence: Velocity field in a vertical foam film. J. Seiwert, R. Kervil, S. Nou, I. Cantat  Phys. Rev. Lett. 118 p.048001 (2017) 

Mesure du comportement sous extension d’un film de savon
Le contour d’un film de savon est un ménisque plus épais, connecté à un solide ou à un d’autres films de savon. Lorsqu’un film est soumis à une brusque extension, deux réponses mécaniques sont possibles: (i) l’étirement du film initialement présent, associé à une diminution de son épaisseur ou (ii) l’extraction d’un nouveau film du ménisque.  Nous avons montré pour une solution moussante particulière de l’on observait le phénomène (i) puis le phénomène (ii). 
 

étirement de film liquide

Référence : Extension of a suspended soap film: a two step process J. Seiwert, M. Monloubou, B. Dollet, I. Cantat. Phys. Rev. Lett 111 p. 094501 (2013) pdf

Creation and rupture of thin liquid films: floating and interfacial bubbles

Contacts :  Laurent Courbin, Pascal Panizza, Eric Guicquel

Thin liquid films, such as soap films and bubbles, have been studied extensively over the centuries as they impact a wide range of natural phenomena and processes in diverse fields such as physics, chemistry, and engineering. In the department, we study the formation of interfacial bubbles - bubbles on a liquid-gas or solid-gas interface – often seen on the ground after a storm and involved in the production of aerosol droplets across the oceans when ruptured [1]. Important for natural processes, these bubbles can be detrimental to industrial ones, such as glass manufacturing in which bubbles have to be removed before the material solidifies. In this context, we develop experimental setups allowing us to thoroughly investigate the formation and stability interfacial bubbles. For instance, we study their formation when withdrawing a circular wire ring from a bath of soap solution, or highly viscous silicone oil, ring and liquid-gas interface being parallel to each other. The process creates an axisymmetric soap film that becomes unstable above a critical height and collapses to leave a planar film on the ring and an interfacial bubble in contact with the bath [2]. We also study the creation of these bubbles when the ring that holds the planar film is moved back into the pool of liquid [3]. In this case, experiments show that the film deforms upward as the ring becomes close enough to the liquid-gas interface, and the entry of the ring in the liquid results in the formation of an interfacial bubble whose size is studied as a function of the ring size, the speed at which the ring moves and the fluid properties.

Interfacial bubbles

Thin liquid films are very popular and they are a major source of entertainment when they come in the form of soap bubbles. Blowing soap bubbles with a child’s wand is indeed an activity that can be fascinating for people at any age. Yet, despite the tremendous use of soap bubbles for either scientific, educational or entertainment purposes, how these curved liquid films form when air is blown gently on a soap film spanning a bubble wand has surprisingly remained an unanswered question. In order to determine the key factors governing the formation of soap bubbles, we have developed an original experimental setup in the department: a bubble machine [4]. Indeed, when one blows bubbles with a simple commercial bubble wand, the film spanning the want quickly bursts after a few bubbles are formed as the material needed to make them is exhausted. Besides, this simple configuration does not allow one to control the film’s thickness over time. Inspired by experimental investigations of two-dimensional turbulence, our bubble machine revolves around the use of vertically falling and giant (meter-high) soap films. These fluid systems are long lived films having a controllable and uniform steady state thickness. Using a nozzle connected to a pressure regulator as an artificial mouth, we have demonstrated that bubbles form only when the gas speed exceeds a threshold. This speed is a function of confinement, that is, the ratio between gas jet and soap film sizes, and dissipation in the turbulent gas jet which is a function of the distance from the film to the nozzle emitting the gas jet [5].
 

Floating bubbles

References:
[1] J. C. Bird, R. de Ruiter, L. Courbin, and H. A. Stone, Nature 465, 759 (2010), Folding films, inverse coarsening, and the bubble-bursting cascade. See also a commentary by Geoff Brumfiel in Nature News (June 9th 2010), how the bubble bursts.
[2] L. Salkin, A. Schmit, P. Panizza, and L. Courbin (cover article), Am. J. Phys. 82 839 (2014), Influence of boundary conditions on the existence and stability of minimal surfaces of revolution made of soap films.
[3] L. Salkin, A. Schmit, R. David, A. Delvert, E. Gicquel, P. Panizza, et L. Courbin, Phys. Rev. Fluids 2, 063604-10 (2017), Interfacial bubbles formed by plunging thin liquid films in a pool.
[4] L. Salkin, A. Schmit, P. Panizza, et L. Courbin (PRL Editors' Suggestion), Phys. Rev. Lett. 116, 077801 (2016), Generating soap bubbles by blowing on soap films. See also the Focus by E. Conover, Physics 9, 21 (2016), Physics of blowing bubbles.
[5] P. Panizza et L. Courbin, Physics Today 69(7), 69 (2016), Blowing bubbles by the numbers.

Acoustique des mousses liquides

contacts : B. Dollet, J. Crassous, A. Saint-Jalmes

Il s'agit ici de mesurer et de comprendre la propagation d'un son dans une mousse liquide, en fonction des paramètres de la mousse et de ceux du son. Ce projet a démarré dès 2006, et il a  mis près de 10 ans a  convergé, permettant d'obtenir aujourd’hui une vision détaillée de la propagation du son dans une mousse. Ceci a été notamment possible grâce à un financement de l'ANR (« Samousse » / 2012-2016) via lequel nous avons pu collecter une grande quantité de résultats en couplant différents méthodes de mesure, un contrôle avancé des échantillons de mousses, et des compétences théoriques complémentaires.  
 

liquid foam acoustic regimes

Légende de la figure : Son dans une mousse à une frequence de 40 kHz : partie réelle et imaginaire du vecteur d’onde et vitesse du son en fonction de la taille des bulles. Le comportement non monotone observé traduit une résonance, dépendant de la fréquence d’excitation et séparant deux régimes limites. Les lignes solides représentent l’ajustement par le modèle théorique.

Différent régîmes de propagation ont ainsi été  mis en évidence, montrant le rôle de chaque élément de la structure d'une mousse (canaux liquides 'lourds' et films minces 'légers'). Chaque élément répond alors au passage de l'onde avec ses propres modes de vibration, qui se couplent les uns aux autres pour induire le comportement global de la mousse. 
Nous avons ainsi déterminer un premier régime dit de «Wood » à petites taille de bulle (ou basse fréquence) où le squelette de la mousse oscille en bloc. A l'opposé, le régime dit de « Kahn » est obtenu à large taille de bulle (haute fréquence) où seuls les films minces oscillent librement, sans que le réseau de canaux liquides ne puisse « suivre » ce mouvement. Entre ces deux limites, une résonance apparaît et correspond au cross-over où films et canaux liquides oscillent en opposition de phase, entraînant une très forte dissipation (et un regime dit de « densité effective négative »). 
Nous avons pu aussi complexifier la formulation chimique des mousses de manière à modifier pas à pas les propriétés viscoélastiques en volume et à la surface des bulles. In fine, nos résultats montrent que ces viscoélasticités interfaciales et volumiques jouent finalement peu sur la propagation acoustique ultrasonore. Ces resultats ouvrent aussi aujourd'hui la porte à des mesures non-intrusives sur une mousse :  la fraction de liquide peut être mesurée de façon absolue, et l'épaisseur in situ de films liquides peut aussi être déduite. 

Enfin, J. Crassous à l'IPR a aussi conçu un montage pour mesurer optiquement l’amplitude des déplacements acoustiques au coeur d’une mousse. La mesure est extraite de l’impact de ces déplacements acoustiques sur les fonctions d’auto-corrélations obtenues en diffusion multiple de la lumière (par une approche nommée « synchronized DWS »). Cette approche originale permet de mesurer des déformations locales infimes (<10-4) à des fréquences de quelques centaines de Hz, fournissant ainsi des informations rhéologiques dans des gammes de déformation non atteignables par des techniques de rheométrie classiques.

Ces travaux ont été notamment récompensés par le Prix « La recherche-Physique » en 2015 

références récentes :

  • “propagation of ultrasound in aqueous foams : bubble size dependance et resonance effects”  I. BenSalem, R.M. Guillermic, B. Dollet, A. Saint-Jalmes, Soft Matter, 9, 1194 (2013). DOI: 10.1039/c2sm25545f
  • “Sound propagation in liquid foams: Unraveling the balance between physical and chemical parameters”  Juliette Pierre, Brice Giraudet, Patrick Chasle, Benjamin Dollet, and Arnaud Saint-Jalmes . Physical Review E  91, 042311 (2015). DOI: 10.1103/PhysRevE.91.042311
  • “Synchronized diffusive-wave spectroscopy: Principle and application to sound propagation in aqueous foams” Jérôme Crassous, Patrick Chasle, Juliette Pierre, Arnaud Saint-Jalmes, Benjamin Dollet Physical Review E , 93, 032611 (2016). DOI: 10.1103/PhysRevE.93.032611

Physico-chimie des mousses et émulsions : production, stabilité et réactivité

Contacts: A. Saint-Jalmes, Isabelle Cantat
 

non-classical pictures of bubbles and drops

Le premier objectif  de cette thématique est de concevoir de nouveaux types de mousses et d'émulsions liquides, dont les comportements (en matière de stabilité, texture,…) diffèrent significativement de ceux des mousses ou émulsions 'standard'. 
Ainsi, il s'agit d'aller au-delà de la configuration classique, basé sur des tensioactifs dispersés sous forme micellaire dans de l’eau.  Differentes pistes existent : remplacer les tensioactifs par de nouveaux types de stabilisants interfaciaux, insérer des assemblages supramoléculaires dans le squelette liquide de la mousse ; étudier le moussage de systèmes non-aqueux, etc..  Dans chaque cas, une approche expérimentale multi-échelle permet de comprendre comment la formulation chimique contrôle le comportement macroscopique final.  A partir de là, le second objectif est de s'appuyer sur ces couplages forts existants dans les mousses et les émulsions entre les échelles micro- méso- et macroscopique pour concevoir des matériaux « stimulables » ; c'est-à-dire des systèmes capables de changer - fortement et réversiblement - de propriétés à l'échelle macroscopique, en réponse à de simples modifications microscopiques mineures induites par des stimuli extérieurs. Nous nous sommes notamment intéressé à des systèmes photo- et thermo-stimulables. 

Under UV, upward liquid flow inside a vertical film stabilized by photo-responsive surfactants

Légende : Film liquide vertical stabilisé par des tensioactifs photosensibles. Ces tensioactifs permettent de créer des écoulements «  Marangoni », qui induisent finalement une remontée du liquide vers le haut lorsqu’un éclairage UV est imposé sur le film. 

Références récentes : 

- Mousses non-aqueuses et thermosensibles (collaboration INRA Nantes et North Carolina State Univ.): 

  • “Smart Non-Aqueous Foams from Lipid-Based Oleogel” Fameau, Anne-Laure; Lam, Stephanie; Arnould, Audrey; Gaillard, Cedric; Velev, Orlin D., Saint Jalmes, Arnaud.  Langmuir, 31, 13501 (2015). DOI: 10.1021/acs.langmuir.5b03660
  • « Non-aqueous foams: Current understanding on the formation and stability mechanisms » Anne-Laure Fameau, Arnaud Saint-Jalmes, Advances in Colloid and Interface Science, 247, 454 (2017).DOI:10.1016/j.cis.2017.02.007

- Stabilisants et dispersions alimentaires  (collaboration avec le STLO/INRA-Rennes) : 

  • “Development of casein microgels from cross-linking of casein micelles by genipin”  N. F. Nogueira Silva, A. Saint-Jalmes, A.F. de Carvalho, F. Gaucheron, Langmuir, 30, 10167 (2014).DOI: 10.1021/la502274b
  • « Gradual disaggregation of the casein micelle improves its emulsifying capacity and decreases the stability of dairy emulsions »  F. Lazzaro, A. Saint-Jalmes, F. Violleau, C.Lopez, M. Gaucher-Delmas, E. Beaucher, F. Gaucheron, Food Hydrocolloids,  63, 189 (2017). DOI:10.1016/j.foodhyd.2016.08.037

- Systèmes photosensibles (collaboration avec D. Baigl (ENS-chimie, Paris) et  Cecile Monteux (SIMM-espci)) : 

  • “droplet manipulation by chromocapillary effects”  A. Diguet, R.M. Guillermic, N. Magome, A. Saint-Jalmes, Y. Chen, K. Yoshikawa, D. Baigl  Angewandte Chemie Int. Ed. , 48 (49), 9281 (2009). DOI: 10.1002/anie.200904868
  • “Light induced flows opposing drainage in foams and thin-films using photosurfactants”  Eloise Chevallier, Arnaud Saint-Jalmes, Isabelle Cantat, François Lequeux, Cécile Monteux,  Soft Matter, 9, 7054 (2013). DOI: 10.1039/c3sm50258a

- Production et design de mousses stimulables : 

  • “Responsive Aqueous Foams”  Anne-Laure Fameau, Adrian Carl, Arnaud Saint-Jalmes and Regine von Klitzing.  ChemPhysChem, 16, 66 (2015).DOI: 10.1002/cphc.201402580
  • “The science of foaming”  Wiebke Drenckhan and Arnaud Saint-Jalmes. Advances in Colloid and Interface Science, 222, 228 (2015). DOI: 10.1016/j.cis.2015.04.001
  • “Designing responsive foams with adjustable temperature threshold of destabilization”,  Anne-Laure Fameau, Fabrice Cousin, Romain Derrien and Arnaud Saint-Jalmes. Soft Matter, 2018, DOI: 10.1039/C8SM00190A

Biomolécules aux interfaces liquide-air

La compréhension des mécanismes d'expression des propriétés interfaciales des protéines est cruciale pour la maîtrise de procédés industriels d'élaboration de systèmes complexes et la recherche de propriétés nouvelles.

Nos expériences articulent les caractéristiques structurales des protéines à leurs propriétés interfaciales: quelles sont les caractéristiques biochimiques et physicochimiques des protéines globulaires qui orientent ou déterminent leur comportement interfacial, comme leur capacité à s'adsorber en films pluri-moléculaires, ou à constituer des films élastiques ? Comment une nature chimique de fait très homogène, et des principes très généraux d'organisation structurale de la chaîne polypeptidique peuvent-ils donner lieu à des différences de comportement aussi tranchées ?

En collaboration avec le STLO (UMR1253, INRA) nous étudions une large gamme de protéines issues du lait et du blanc d'oeuf, modifiées de façon contrôlée par des traitements physiques ou biochimiques, afin de moduler leurs propriétés interfaciales.

Biomolécules aux interfaces

Légende : Les propriétés d'adsorption de l'ovotransférine (molécules du blanc d'oeuf) sont fortement modulées par la nature du tampon, pour un même pH (acétate ou citrate, à pH 4 pour les deux).

Références

  • Le Floch-Fouéré C, Pezennec S, Pasco M, Paboeuf G, Renault A, Beaufils S Journal of Colloid and Interface Science 437, 219 (2015)
  • Y. Desfougères, A. Saint-Jalmes, A. Salonen, V. Vié, S. Beaufils, S. Pezennec, B. Desbat, V. Lechevalier, F. Nau Langmuir (2011) 27, 14947-14957

dynamique de tensioactifs aux interfaces et écoulements de Marangoni

Contact:  Arnaud Saint-Jalmes,  Isabelle Cantat

Le dépot localisée de surfactants sur une interface liquide induit des gradients de tension de surface. On appelle écoulements de Marangoni les mouvements de liquide induits par ces gradients. L’observation de ces écoulements permet de déterminer de façon originale des caractéristiques physico chimique des surfactants utilisés:

La mesure de la distance d’étalement de surfactants solubles permet par exemple de mesurer la concentration micellaire critique des surfactants injectés.
 

emulsion spreading on pure water (side view)

références : 

Marangoni flow of water-soluble surfactants.
M. Roché, Z. Li, I. M. Griffith, S. Le Roux, I. Cantat, A. Saint-Jalmes, H. A. Stone
Phys. Rev. Lett. 112, 208302 (2014) .

Sebastien Le Roux, Matthieu Roché, Isabelle Cantat, Arnaud Saint−Jalmes.
Soluble surfactant spreading: How the amphiphilicity sets the Marangoni hydrodynamics.
Physical Review E, 2016, 93, 013107 (2016).

La mesure de la déformation d’une interface eau/huile lors de l’injection de surfactants à cette interface est directement reliée à la valeur de la tension de surface locale, hors équilibre.  
 

oil-water interfacial deformation induced by Marangoni flows

Référence
Enhanced interfacial deformation in a Marangoni flow: a measure of the dynamical surface tension.
R. Leite Pinto, S. Le Roux, I. Cantat, and A. Saint-Jalmes 
Phys. Rev. Fluids, 3, 024003 (2018).

Ondes de choc dans les mousses liquides

Contacts: Isabelle Cantat, B. Dollet, A. Saint-Jalmes

nous avons étudié de façon systématique 1/ la propagation d'une onde de choc (produite par un prototype 'home-made' de tube a choc) dans une mousse liquide, en fonction des paramètres de cette mousse (taille de bulle et fraction de liquide). et 2/ la destruction de ces mousses par cette onde de choc. 

L'approche expérimentale se base sur le couplage entre des mesures optiques par camera rapide et des mesures par capteurs de pression, disposés le long de l'axe de propagation.  

Nos études ont démontré l'origine thermique de la dissipation, et l'existence d'une taille de bulles optimale pour l’atténuation. Cette atténuation est ainsi optimale lorsque la taille des bulles correspond à l’épaisseur de la couche limite thermique dans le gaz. En accord avec cette compréhension de l'atténuation, nous avons montré que la nature du gaz joue effectivement un rôle important. Il apparaît aussi que, dans les limites des petites bulles et des amplitudes faibles du choc, le régime de Wood mis en évidence dans les études d'acoustique linéaire est retrouvé.
 

shockwave inside an aqueous foam

légende de la photo : Vue de dessus de l’effet d’une onde de choc dans une mousse d’épaisseur 4 cm et de diamètre 20cm. Un volume de mousse est détruit,
après qu'une onde se propage radialement dans la mousse. (La bande noire verticale correspond au tube à choc arrivant dans la mousse).

réferences : 

"Influence of bubble size and thermal dissipation on compressive wave attenuation in liquid foams« 
 M. Monloubou, A. Saint-Jalmes, B. Dollet, Isabelle Cantat, EPL, 112, 34001 (2015).

Blast wave attenuation in liquid foams: role of gas and evidence of an optimal bubble size
M. Monloubou, Myrthe Bruning, A. Saint-Jalmes, B. Dollet, I. Cantat, Soft Matter, 12, 8015 (2016)

 

Interfaces fluides comme modèles de membranes biologiques

Contacts : Véronique Vié, Sylvie Beaufils, Gilles Paboeuf

La monocouche lipidique formée à l’interface liquide/air offre un système modèle membranaire idéal pour une meilleure connaissance des mécanismes complexes d’ancrage de molécules dans un des deux feuillets membranaires. Les cinétiques d’absorption donnent accès à des informations sur la nature des interactions mises en jeu, sur la structuration ou la destructuration des films lipidiques.

Le contrôle de la nature des lipides (phospholipides, lipopolysaccharides) permet de modéliser soit les membranes eucaryotes soit procaryotes.

Actuellement, les deux thématiques majeures sont les propriétés antimicrobiennes des protéines du blanc d’œuf, et la digestion des globules gras du lait (figure 1).
 

Figure 1 : L’ancrage de la lipase gastrique s’effectue uniquement dans la phase fluide des lipides membranaires facilitant ainsi l’orientation moléculaire, le site catalytique est alors en contact avec le substrat.

Dans un contexte de sur-consommation d’antibiotiques et de croissance des résistances des bactéries, notre approche est de comprendre le mécanisme de destruction membranaire par des molécules issues de matières premières naturelles. Depuis plusieurs années en collaboration avec le laboratoire Sciences et Technologie du Lait et de l’œuf, laboratoire INRA, nous travaillons sur les propriétés moussantes et tensioactives de protéines du blanc d’œuf, notamment le lysozyme et l’ovotransferrine. Ces molécules ayant une activité antimicrobienne avérée mais mal connue ou mal comprise, nous avons développé une méthodologie afin de mieux comprendre les mécanismes mis en jeu lors de l’interaction avec les membranes qui conduisent à la mort bactérienne.

Références :

M. Derde, F. Nau, C. Guérin-Dubiard, V. Lechevalier, G. Paboeuf, S. Jan, F. Baron, M. Gautier, V. Vié “Native lysozyme and dry-heated lysozyme interactions with membrane lipid monolayers: Lateral reorganization of LPS monolayer, model of the Escherichia coli outer membrane” BBA - Biochimica et Biophysica Acta, Biomembrane, 1848, Issue 1, Part A, 174-183, 2015,

M. Derde, F. Nau, V. Lechevalier, C. Guérin-Dubiard, G. Paboeuf, Sophie Jan, Florence Baron, M. Gautier, V. Vié “Native and dry-heated lysozyme interactions with membrane lipid monolayers: lipid packing modifications of a phospholipid mixture, model of the E. coli cytoplasmic membrane.” BBA – Biochimica et Biophysica Acta, Biomembrane, 1848, Issue 4, 1065-1073, 2015

M. Derde, V. Vié , A. Walrant, S. Sagan, V. Lechevalier, C. Guérin‐Dubiard, S. Pezennec, M‐F Cochet, G. Paboeuf, M. Pasco, F. Baron, M. Gautier, S. Jan, F. Nau “Antimicrobial activity of lysozyme isoforms: Key molecular features” Biopolymers, 107:e23040, 2017

C. Bourlieu, G. Paboeuf, S. Chever, S. Pezennec, J-F Cavalier, F Guyomarc’h, A Deglaire, S Bouhallab, D Dupont, F Carrière, V Vié “Adsorption of gastric lipase onto multicomponent model lipid monolayers with phase separation” Colloids and Surfaces B: Biointerfaces 143, 97-106, 2016