Séminaire - Nicolas Martin & Léa-Lætitia Pontani - Des polymersomes aux cellules artificielles : mimer la complexité du vivant pour le comprendre et le soigner

Épisode de Innovation technologique Liliane Bettencourt (2024-2025) - Sébastien Lecommandoux par Collège de France · 24 février 2025 · 54 min

Sébastien Lecommandoux

Collège de France

Innovation technologique Liliane Bettencourt (2024-2025)

Année 2024-2025

Biomatériaux de demain : polymères biomimétiques et biohybrides

Séminaire - Nicolas Martin & Léa-Lætitia Pontani - Des polymersomes aux cellules artificielles : mimer la complexité du vivant pour le comprendre et le soigner

Intervenant :

Nicolas Martin

Chargé de recherche, CNRS, CRPP, université de Bordeaux

Léa-Lætitia Pontani

Directrice de recherche CNRS, Laboratoire Jean Perrin, UMR8237, CNRS/Sorbonne université, Paris

Résumé de l'intervention de Nicolas Martin

Coacervats : des gouttelettes dynamiques pour assembler des cellules artificielles

Les cellules sont les briques fondamentales du vivant. Ces systèmes, d'une sophistication remarquable pour les physicochimistes, fonctionnent comme des usines miniatures, capables de coordonner de multiples réactions en orchestrant flux de matière et d'énergie dans l'espace et dans le temps. Reproduire de tels comportements au sein de systèmes artificiels représente un défi majeur, aux applications biotechnologiques prometteuses, mais aussi essentiel pour éclairer les principes physicochimiques du vivant. La compartimentation est un élément clé de cette organisation. Les cellules vivantes sont délimitées par une membrane lipidique qui régule les échanges avec leur environnement. Une autre approche consiste à former des compartiments sans membrane, appelés coacervats, par séparation de phase liquide-liquide dans des solutions aqueuses de polymères. Connus de longue date, les coacervats sont récemment apparus comme des modèles pertinents pour la construction de cellules artificielles et pour explorer les hypothèses sur l'origine des premières cellules.

Nous discuterons des mécanismes qui gouvernent la formation de ces gouttelettes, en particulier l'assemblage de coacervats stimulables, basés sur des transitions de phase dynamiques, permettant un contrôle spatiotemporel de réactions bio-inspirées. Nous montrerons comment ces systèmes offrent de nouvelles pistes pour assembler des cellules artificielles et mieux comprendre la transition entre matière inerte et matière vivante.

Nicolas Martin

Passionné par les systèmes complexes à l'interface entre chimie, biologie et physique, Nicolas Martin s'intéresse à la manière dont les molécules et macromolécules s'auto-assemblent pour donner naissance à des structures dynamiques et fonctionnelles inspirées du vivant. Chimiste formé à l'ESPCI, il s'est spécialisé en physico-chimie de la matière molle par une thèse à l'École normale supérieure de Paris, sous la direction du Dr Christophe Tribet, où il a exploré le rôle de polymères chargés dans le repliement des protéines. Il a ensuite rejoint l'université de Bristol au Royaume-Uni pour un postdoctorat au sein du groupe du Pr Stephen Mann, pionnier de la biologie synthétique. Aujourd'hui chargé de recherche au CNRS, au Centre de recherche Paul Pascal à Pessac, ses travaux portent sur la conception de cellules artificielles minimales à partir de coacervats. Ces assemblages de polymères, semblables à certains compartiments observés dans les cellules, pourraient offrir des pistes sur l'origine des compartiments prébiotiques et les premières manifestations de la vie.

Résumé de l'intervention de Léa-Lætitia Pontani

Biomimetic emulsions as a tool to study tissue architecture and mechanics

Emulsions, i.e. packings of oil droplets in water, are a great tool to explore the structure of jammed matter. Indeed, they can be made transparent, allowing for the straightforward imaging and analysis of their 3D microstructure. Beyond these approaches, emulsions can also be tuned to exhibit properties that resemble those of biological tissues, with the general goal to understand the physical basis of collective remodeling during development. These biomimetic emulsions are then designed to mimic the minimal mechanical and adhesive properties of cells in biological tissues. Such a biomimetic approach allows to study the mechanical properties of tissues in a simplified framework, i.e. a framework in which the inherent biological complexity due to intracellular regulations is bypassed. In particular, we focus on the interplay between adhesion and mechanical forces and how it contributes to regulate the emergence of tissue architecture during morphogenesis. To do so, we study the structure and elasto-plastic behavior of these emulsions as a function of interdroplet adhesion. This allowed us to show that adhesion alone was able to guide the emergence of structuration in flowing emulsions, while the network of adhesive contacts in static packings controls the deformation properties of the droplets.

Léa-Lætitia Pontani

Après un doctorat obtenu en 2009 à l'Institut Curie, j'ai effectué un postdoctorat de 2010 à 2015 à New York University, dans le groupe de Jasna Brujic au Center for Soft Matter Research. J'y ai étudié les propriétés de jamming d'empilements denses de gouttes, mais aussi développé des émulsions biomimétiques, utilisées pour mimer les tissus biologiques ainsi que pour des applications d'auto-assemblage de matériaux complexes. J'ai ensuite obtenu un poste de chargée de recherche au CNRS en 2015. J'ai d'abord rejoint l'INSP (Sorbonne université, Paris) puis le Laboratoire Jean Perrin (LJP) à partir de 2018. Depuis mon recrutement, je travaille principalement sur les propriétés élastoplastiques d'émulsions adhésives sous contrainte, mais aussi au développement d'outils biocompatibles pour des mesures de forces durant la morphogenèse d'organismes in vivo. En parallèle de mes activités de recherche, j'assure la direction du LJP depuis le 1er janvier 2024.

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