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Portraits de jeunes chercheurs en chimie spécialisés en nanomatériaux, santé et chimie verte : trois thèses rendues possibles grâce au soutien de la Région Grand Est.

La chimie occupe une place souvent insoupçonnée dans notre quotidien. Télécommunications, habitat, énergie, alimentation, transports, santé… tous les grands domaines de l’activité humaine présents et à venir sont ou seront rendus possibles grâce à la chimie et à ses innovations.

Face aux nouveaux défis sociétaux à venir, cette discipline s’est tournée vers des applications respectueuses de l’environnement, au service de la santé et de la sécurité des citoyens. La recherche en chimie contribue activement à la transition vers une société fondée sur la connaissance et le développement durable exigeant de nouveaux modèles de production et de consommation.

Cette discipline clé pour l’avenir est le fleuron de l’Université de Strasbourg : première université en chimie dans l’Union Européenne (classement de Shanghai 2021), l’Université se classe également première université d’Europe pour son impact sur l’innovation (dernier classement Nature Index Innovation). Un atout qui n’a pas échappé à la région Grand Est qui a décidé de soutenir une école d’excellence en chimie, un atout de poids au sein du territoire.

En 2018, le professeur Jean-Marie Lehn (lauréat du prix Nobel de chimie) s’est associé au professeur Joseph Moran pour créer cette nouvelle école universitaire de recherche en chimie, une graduate school sur le modèle anglo-saxon où les meilleurs étudiants internationaux sont sélectionnés et reçoivent une formation multidisciplinaire au plus près des chercheurs, du master jusqu’au doctorat.

Avec une participation de 150k€, la Région Grand Est co-finance trois bourses doctorales à l’Université de Strasbourg, un financement stratégique contribuant à l’attraction de talents internationaux, responsables et créatifs, prêts à relever les plus grands challenges sociétaux à venir. Via sa formation en management et ses nombreuses interactions avec les acteurs industriels, cette école porte un nouveau modèle d’insertion professionnelle pour les doctorants. Ainsi, dans le cadre de sa Stratégie Régionale de l’Enseignement Supérieur, de la Recherche et de l’Innovation, la Région soutient le développement de cursus d’excellence faisant rayonner la qualité de l’enseignement et de la recherche des universités du Grand Est et en attirant des talents au service du développement économique du territoire.  

Zoom sur les trois lauréats

Maciej Piejko, de nationalité polonaise, démarre sa thèse au sein du laboratoire de Joseph Moran sur un sujet novateur, exploitant un domaine émergent de l’optique quantique pour contrôler la vitesse et la sélectivité des réactions chimiques organiques, une approche nouvelle à fort impact environnemental puisqu’elle pourrait permettre aux industriels de mieux rationaliser leur production, en minimisant les déchets et en réduisant les efforts et les coûts associés à l’élimination des produits secondaires indésirables.

Alors que Joseph Moran a été élu parmi les plus brillants jeunes chercheurs au monde par le prestigieux magazine Chemical & Engineering News en 2018, Maciej lui aussi commence sa carrière avec des distinctions très prestigieuses. Il a obtenu notamment la médaille d’or en chimie 2019 de l’Académie polonaise des sciences, un prix qui récompense les mémoires de recherche de jeunes chercheurs talentueux en Pologne.

Ce parcours exemplaire est mû par une passion pour les sciences : « Ma volonté de poursuivre une carrière scientifique a toujours été motivée par le besoin de comprendre le monde plus en détail. Ma formation est interdisciplinaire et au cours de mon parcours, j’ai compris très tôt que je ne voulais pas me limiter à travailler dans une discipline particulière sans interagir avec d’autres domaines scientifiques. Avant mes études, je m’intéressais surtout aux aspects moléculaires de la biologie, j’ai d’ailleurs été lauréat de l’Olympiade polonaise de biologie. Puis, j’ai choisi d’étudier la chimie en licence. Pendant cette période, j’ai travaillé en parallèle dans deux laboratoires sur des disciplines très distinctes :  la chimie supramoléculaire et la biophysique computationnelle. Ces domaines semblent très éloignés l’un de l’autre. Néanmoins, le fait d’avoir un aperçu des deux m’a permis d’acquérir une perspective unique.

Après sa licence, Maciej Piejko a choisi de rejoindre Strasbourg pour poursuivre ses études. La sélection de la CSC Graduate School ne s’est pas faite au hasard : « cette école de recherche en chimie offre une occasion unique d’apprendre la chimie autrement, en participant aux recherches universitaires ou industrielles pendant trois semestres. Grâce aux opportunités offertes par l’école, j’ai pu travailler dans différents domaines afin d’acquérir une compréhension aussi globale que possible de la recherche (de la chimie théorique à la recherche industrielle sur les polymères). J’ai choisi la chimie, car c’est une science qui peut être considérée comme un pont entre de multiples autres disciplines scientifiques telles que la physique et la biologie. L’étude de la chimie me permet de comprendre le monde qui m’entoure, ce qui est bénéfique même dans la vie quotidienne en dehors du laboratoire. »

Nathan Aknine, de nationalité française, rejoint le laboratoire d’Andrey Klymchenko, où il développera des nanoparticules fonctionnelles fluorescentes et étudiera leurs applications biologiques et biomédicales. Un sujet pointu dont le jeune chercheur explique les enjeux : « Mon sujet de recherche concerne la détection par fluorescence de certains composants de nos cellules vivantes. Mon travail consistera à élaborer des molécules qui deviennent spontanément fluorescentes sous certaines conditions biologiques, par exemple lorsqu’elles rencontrent dans notre corps des signaux particuliers, peut-être inhabituels, selon l’usage que l’on en fait.».

Ces molécules agissant comme des sondes lumineuses représentent un outil de recherche et de diagnostic prometteur : « Imaginons que l’on soit capable de diagnostiquer un cancer en se basant sur les signaux biochimiques induits par celui-ci, au lieu de détecter par imagerie médicale des symptômes souvent déjà trop avancés, utiliser ces sondes serait un précieux temps de gagné pour une prise en charge précoce des patients. Les sondes fluorescentes ont également un rôle à jouer en tant qu’outils de recherche en biologie : en tant que détecteurs de récepteur, elles trouveront des applications dans le criblage de molécules, la technique de référence pour la recherche de nouveaux composés susceptibles de devenir les thérapies de demain. ».

 

C’est en classe préparatoire d’école d’ingénieur que Nathan Aknine se passionne pour la chimie. Après avoir rejoint l’Université de Strasbourg et décroché sa licence, il a choisi de rejoindre le cursus d’excellence Master-doctorat de la CSC Graduate School : « j’ai été inspiré par l’enseignement de très haut niveau qui me parait plus actuel par rapport aux autres formations envisagées. En effet, il comprend des cours de management et de mise en condition à la vie professionnelle qui permettent d’avoir quelques repères pour une entrée plus sereine dans le monde industriel ».

 

Le futur doctorant débutera sa thèse à la rentrée 2021. Conscient de l’investissement important que représente un projet de recherche doctoral, il demeure très enthousiaste : « la recherche est à mes yeux un domaine d’activité extrêmement stimulant, j’aime savoir pourquoi je travaille, c’est ce qui permet de ne pas perdre pied face aux échecs de nos expériences. La santé, l’environnement, les technologies de demain comportent autant de sujets de recherche qui aident à motiver un travail fastidieux chaque jour. »

Andrei Golushko, originaire de Russie, a obtenu sa licence à l’Institut de chimie de l’Université d’État de Saint-Pétersbourg. Après avoir entamé un master en Russie, Andrei décide de postuler à la graduate school CSC de Strasbourg, il est séduit par l’approche transdisciplinaire de l’école : « Malgré d’excellentes compétences dans un domaine précis, les chercheurs en Russie semblent avoir moins d’opportunités d’appliquer leurs connaissances à d’autres domaines de la chimie, ce qui permettrait d’envisager les problèmes existants sous un nouvel angle. La science évolue vers des études interdisciplinaires, c’est pourquoi j’ai décidé que l’école de  Chimie des Systèmes Complexes était le meilleur endroit pour poursuivre mes études. » 

Afin de dépasser les frontières entre les domaines liés à la chimie, Andrei Golushko a ciblé un laboratoire de pointe aux recherches transversales : « le groupe de recherche du professeur Nicolas Giuseppone est très attrayant car leurs projets sur de nouveaux matériaux nécessitent une réflexion multidimensionnelle et des investigations expérimentales très diversifiées ».

Sa thèse porte sur un domaine de recherche très porteur dans le domaine des nouveaux matériaux : l’électronique organique. Aujourd’hui, les composants électroniques sont fabriqués avec des matériaux inorganiques tel que le silicium dont la purification s’avère polluante et dont la production dégrade l’environnement à proximité des lieux d’extraction. L’électronique organique propose de produire des composants à base de carbone, plus propres mais aussi plus souples et potentiellement réductibles à des dimensions nanoscopiques.

Un solénoïde est un électro-aimant utilisé dans de nombreux éléments électroniques comme des microphones, des hautparleurs, des interrupteurs ou des transformateurs. Le projet de recherche d’Andrei Golushko propose de développer le premier solénoïde organique de taille nanoscopique. La réalisation d’un tel composant miniaturisé serait également un atout pour créer des interrupteurs nanoscopiques utiles pour actionner de petites machines moléculaires. Ce solénoïde innovant sera peut-être un composant indispensable aux futurs nanorobots dont les applications sont nombreuses en médecine et en dépollution des eaux.