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L’odyssée de la matière (par Jacques Livage)
/ Pascal CECCALDI, Lycée d’Etat Jean Zay - Internat de Paris
/ 04-03-2014
/ Canal-u.fr
LIVAGE Jacques
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L’ODYSSÉE DE LA MATIÈREpar Jacques LIVAGEComment la matière divisée, puis condensée et organiséeest devenue vivante puis pensante ? L’aventure de la matière a commencé il y a près de 14 milliards d’années lorsque, quelques minutes après le big-bang, les premières particules élémentaires, les quarks, sont apparues. Au sein d’un univers en expansion, elle a conduit à la formation des atomes, des molécules, de la poussière interstellaire, puis des astres et des galaxies. Au cours de ce périple, la matière divisée des origines s’est progressivement condensée et complexifiée pour conduire à l’univers tel que nous le connaissons aujourd’hui. Certains processus ont été particulièrement rapides, les noyaux atomiques par exemple, se sont formés au cours des premières minutes, tandis que d’autres sont issus d’une longue maturation. Il a fallu attendre plus de 300.000 ans pour que se forment les premiers atomes et neuf milliards d’années pour que naisse la Terre. La longue histoire de la matière a conduit à la formation des roches minérales et des molécules organiques. Sur notre planète, elle a donné naissance à la matière vivante et même à la matière pensante. Comment la chimie, science de la matière, permet de décrire cette aventure ? C’est ce que nous allons tenter de montrer au cours de cet exposé. Pendant des siècles, on a pensé que la matière était constituée des quatre éléments d’Aristote, la terre, l’eau, l’air et le feu. Ce n’est qu’au XVIIIe siècle que l’on a montré que, comme le prédisait Démocrite, elle était formée d’atomes. Pendant plus d’un siècle, les chimistes se sont attachés à découvrir de nouveaux éléments. C’est ainsi qu’au cours de ses travaux sur la combustion, Lavoisier mit en évidence l’existence de l’oxygène mettant ainsi fin à la théorie du ‘phlogistique’ [1]. À la fin du XIXe siècle, avec l’établissement du tableau périodique des éléments, le chimiste disposait enfin des briques nécessaires pour transformer la matière. Deux éléments, le silicium et le carbone, vont nous permettre de comprendre comment s’est formée la matière. Le premier, le silicium, a conduit à la formation des roches. La silice et les silicates représentent 90% des minéraux de la croûte terrestre. Le second, le carbone a conduit aux molécules organiques qui ont donné naissance au vivant. Le secret de cette évolution réside dans l’auto-organisation. Les atomes ne sont pas indépendants les uns des autres. Ils s’attirent mutuellement via la liaison chimique et se lient dans l’espace selon des règles bien définies. Ainsi, selon Niels Bohr, les électrons gravitent autour du noyau en se répartissant sur des couches successives. Les électrons qui occupent la dernière couche, dite ‘couche de valence’, jouent un rôle privilégié car ils sont susceptibles d’interagir avec les atomes voisins pour former une liaison chimique. Le silicium, comme le carbone possèdent quatre électrons de valence ce qui les conduit à former quatre liaisons chimiques, d’où la tétravalence caractéristique de ces deux éléments. C’est ainsi que, dans les silicates, l’atome de silicium se lie à quatre atomes d’oxygène. Selon l’enchainement des tétraèdres [SiO4] on obtient des fibres d’amiante, des feuillets d’argile ou des cristaux de quartz. Dans tous les cas, l’enchainement peut se poursuivre à l’infini donnant des solides qui constituent l’essentiel des matériaux que nous utilisons pour élaborer des verres ou des céramiques. Le carbone a un comportement légèrement différent. Il est capable de former des doubles liaisons carbone-carbone. Cela limite le nombre de voisins auxquels il se lie. On passe ainsi du cristal de diamant dans lequel chaque atome de carbone est lié à quatre voisins aux feuillets de graphite dans lesquels il n’en a plus que trois. De nouvelles formes du carbone ont été mises en évidence au cours des dernières décennies ; graphène, nanotubes, fullerène... Toute la richesse de la chimie organique est liée à l’aptitude du carbone à former des doubles ou triples liaisons conduisant ainsi à la formation de molécules plutôt que de solides. C’est toute la richesse de la synthèse organique initiée par Marcelin Berthelot dans son ouvrage La chimie organique fondée sur la synthèse paru en 1860. L’homme enfin avait vaincu la ‘force vitale’ et devenait capable de transformer la matière et même d’en créer de nouvelles formes. Sera-t-il capable de recréer la vie ? C’est là le pari de la ‘biologie de synthèse’ qui a pour objet de synthétiser les molécules du vivant et de les associer pour former une protocellule, première forme de vie sur terre ![1] Terme savant forgé sur le grec phlogiston « inflammable » et phlox « flamme », pour désigner une hypothétique substance fluide qu’on croyait être constitutive de la chaleur et qui aurait expliqué le phénomène de la combustion. Terme savant forgé sur le grec phlogiston « inflammable » et phlox « flamme », pour désigner une hypothétique substance fluide qu’on croyait être constitutive de la chaleur et qui aurait expliqué le phénomène de la combustion. Mot(s) clés libre(s) : fullerène, tableau périodique des éléments, Mendeleïev, Marcelin Berthelot, carbone, oxygène, hydrogène, chimie douce, silicium, histoire de la matière
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La chimie du solide à l'école de la nature
/ UTLS - la suite
/ 26-06-2006
/ Canal-U - OAI Archive
LIVAGE Jacques
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Les verres et céramiques modernes sont fabriqués par chauffage à très haute température de précurseurs solides comme l'argile ou le sable. Pourtant, l'observation des processus naturels nous montre que depuis des centaines de millions d'années, les micro-organismes ont su créer de tels matériaux dans des conditions beaucoup plus douces. Ces processus de biominéralisation posent un véritable défi au chimiste du solide qui tente d'y répondre en développant des méthodes dites de "chimie douce". Suivant l'exemple des diatomées qui élaborent de fines architecture de verre à partir de la silice dissoute dans les océans, nous avons développé une chimie "sol-gel" qui permet de construire un réseau de silice à partir de précurseurs moléculaires en solution. Cette chimie de polymérisation inorganique débouche aujourd'hui sur de véritables applications industrielles. Compatible avec la chimie organique, elle permet l'élaboration d'hybrides organo-minéraux, véritables matériaux nanocomposites à l'échelle moléculaire. Les conditions de synthèse des verres de silice sont même suffisamment douces pour être compatible avec la vie. Elles permettent d'immobiliser des protéines, des anticorps et même des cellules vivantes au sein de matrices de silice. Cet exposé fera le point des résultats les plus récents en mettant plus particulièrement l'accent sur les applications biologiques des procédés sol-gel. Mot(s) clés libre(s) : biominéralisation, chimie douce, chimie du solide, diatomée, matériau composite, microporeux, morphogenèse chimique, polymérisation, synthèse, transformation de la matière, verre
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De la chimie de synthèse à la biologie de synthèse (11)
/ groupe ouest audiovisuel, CERIMES, COLLEGE DE FRANCE
/ 05-05-2009
/ Canal-U - OAI Archive
LEHN Jean-Marie
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De la chimie de synthèse à la biologie de synthèseFrom Synthetic Chemistry to Synthetic BiologyConférence internationalemardi 5 mai 2009amphithéâtre Maurice HalbwachsCollège de France11 place Marcelin-Berthelot - 75005 Paris16h10 Jean-Marie LEHN (Collège de France)Par-delà la synthèse : l’auto-organisation Mot(s) clés libre(s) : auto-organisation, Big-Bang, biologie synthétique, chimie de synthèse, chimie moléculaire, évolution vivante, matière vivante, nanotechnologies, reconnaissance moléculaire
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Chimie et création. Du moléculaire au supramoléculaire.
/ UTLS - la suite, Mission 2000 en France
/ 18-08-2000
/ Canal-U - OAI Archive
LEHN Jean-Marie
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Structure, propriétés et transformation de la matière inanimée et animée sont les résultats d'interactions entre particules élémentaires formant les atomes, entre atomes édifiant les molécules, entre molécules enfin, conduisant à des architectures supramoléculaires. La chimie moléculaire a pour objet la découverte et la maîtrise des règles qui gouvernent les structures, les propriétés et les transformations des molécules. La chimie supramoléculaire peut être définie comme la chimie " par-delà la molécule ", portant sur les entités organisées, d'une complexité supérieure, qui résultent de l'association de deux ou plusieurs espèces chimiques maintenues ensembles par des forces intermoléculaires. Elles présentent en particulier des phénomènes de reconnaissance moléculaire et sont à la base du traitement de l'information au niveau supramoléculaire. En effet, la formation dirigée d'architectures organisées requiert la mise en oeuvre d'information, en une sorte de programmation moléculaire, établissant ainsi un lien entre la chimie et la science de l'information. Par sa capacité de sans cesse recréer le réel, de s'inventer et se réinventer au fur et à mesure qu'elle se développe, par son pouvoir sur la nature des espèces matérielles et sur les transformations qui permettent de les produire et de les mettre en réaction, la chimie exprime sa faculté créatrice. Le champ de la chimie est l'univers de toutes les espèces moléculaires et supramoléculaires possibles, et celles effectivement présentes dans la nature forment juste un monde parmi tous les mondes possibles en attente d'être créés. Mot(s) clés libre(s) : big bang, catalyse, chimie de synthèse, chimie moléculaire, matière, molécule, nanochimie, semiochimie, transporteur chimique
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Cafés des Sciences Nancy 2010 - Chimie alimentaire de quoi sont faites nos assiettes ?
/ Canal-U/Sciences de la Santé et du Sport
/ 19-10-2010
/ Canal-U - OAI Archive
KANNY Gisèle, PIFFAUT Bernadette, Rovel Bernard, MUNIGLIA Lionel
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Organisés par les universités de Lorraine en collaboration avec l’INSERM, le CNRS, l’INRIA et l’INRARésumé : E122, E416, E930…selon une directive européenne, les étiquettes de nos aliments affichent sans complexe les codes des additifs qu’ils contiennent. Mais quel consommateur est aujourd’hui capable de les déchiffrer ?Les additifs sont des substances incorporées aux denrées alimentaires afin d’en modifier les qualités organoleptiques telles que le goût, l’odeur, la couleur, la consistance…ou d’en améliorer la conservation.D’origine naturelle ou de synthèse, les additifs déchainent régulièrement la chronique en tant que responsables désignés de certaines allergies ou maladies. Qu’en est-il vraiment ? Quels sont les garde-fous imposés par la France et l’Union Européenne pour garantir notre sécurité alimentaire ?Intervenants :Bernadette PIFFAUT (Maître de Conférence à l’ENSAIA – INPL Nancy)Bernard ROVEL (Maître de Conférence à l’INSAIA – INPL Nancy)Gisèle KANNY – (PU-PH Chef de service d’allergologie au CHU de Nancy)Lionel MUNIGLIA (Maitre de Conférences à l’INPL)SCD Médecine. Mot(s) clés libre(s) : additifs alimentaires, AFSAL, allergies, Cafés des Sciences Nancy Université, chimie alimentaire, toxicologie
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Cafés des Sciences Nancy 2010 - Chimie alimentaire de quoi sont faites nos assiettes ?
/ Canal-U/Sciences de la Santé et du Sport
/ 19-10-2010
/ Canal-u.fr
KANNY Gisèle, PIFFAUT Bernadette, Rovel Bernard, MUNIGLIA Lionel
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Organisés par les universités de Lorraine en collaboration avec l’INSERM, le CNRS, l’INRIA et l’INRARésumé : E122, E416, E930…selon une directive européenne, les étiquettes de nos aliments affichent sans complexe les codes des additifs qu’ils contiennent. Mais quel consommateur est aujourd’hui capable de les déchiffrer ?Les additifs sont des substances incorporées aux denrées alimentaires afin d’en modifier les qualités organoleptiques telles que le goût, l’odeur, la couleur, la consistance…ou d’en améliorer la conservation.D’origine naturelle ou de synthèse, les additifs déchainent régulièrement la chronique en tant que responsables désignés de certaines allergies ou maladies. Qu’en est-il vraiment ? Quels sont les garde-fous imposés par la France et l’Union Européenne pour garantir notre sécurité alimentaire ?Intervenants :Bernadette PIFFAUT (Maître de Conférence à l’ENSAIA – INPL Nancy)Bernard ROVEL (Maître de Conférence à l’INSAIA – INPL Nancy)Gisèle KANNY – (PU-PH Chef de service d’allergologie au CHU de Nancy)Lionel MUNIGLIA (Maitre de Conférences à l’INPL)SCD Médecine. Mot(s) clés libre(s) : toxicologie, Cafés des Sciences Nancy Université, allergies, additifs alimentaires, AFSAL, chimie alimentaire
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Laser et molécules : de la spectroscopie à la femtochimie
/ Physique au Printemps 2010, ENS Lyon CultureSciences-Physique, Catherine Simand
/ 10-03-2010
/ Unisciel
Jouvet Christophe
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Une conférence de Christophe Jouvet, chercheur au CNRS et directeur du Centre Laser de l'Université Paris Sud 11,
présentée dans le cadre de "Physique au Printemps" 2010. En s'appuyant sur de nombreux exemples,
Christophe Jouvet explique comment les lasers sont utilisés actuellement en chimie moléculaire.
Il présente plus particulièrement la spectroscopie à haute résolution et la femtochimie utilisant des lasers pulsés. Mot(s) clés libre(s) : laser, laser pulsé, spectroscopie, spectre, molécule, femtochimie, chimie moléculaire, fluorescence
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Qu'est-ce que la vie ?
/ UTLS - la suite, Mission 2000 en France
/ 01-01-2000
/ Canal-U - OAI Archive
JACOB François
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Longtemps savants et philosophes ont cherché à élucider la nature de la vie. L'idée de vie suggérait l'existence de quelque substance ou de quelque force spéciale. On pensait que la "matière vivante", comme on disait alors, différait de la matière ordinaire par une substance ou une force qui donnait des propriétés particulières. Et pendant des siècles, on a cherché à découvrir cette substance ou cette force vitale. En réalité la vie est un processus, une organisation de la matière. Elle n'existe pas en tant qu'entité indépendante qu'on pourrait caractériser. On peut donc faire l 'étude du processus ou de l'organisation, mais pas de l'idée abstraite de vie. On peut tenter de décrire, on peut tenter de définir ce qu'est un organisme vivant et non-vivant. Mais il n'y a pas de "matière vivante". Il y a de la matière qui compose les êtres vivants et cette matière n'a pas de propriété particulière que n'aurait pas ce qui compose les corps inertes. Mot(s) clés libre(s) : ADN, biochimie, biologie moléculaire, chimie organique, évolution, génétique, organisation de la matière, origines de la vie, vie, vivant
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Qu'est-ce que la vie ?
/ UTLS - la suite, Mission 2000 en France
/ 01-01-2000
/ Canal-u.fr
JACOB François
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Longtemps savants et philosophes ont cherché à élucider la nature de la vie. L'idée de vie suggérait l'existence de quelque substance ou de quelque force spéciale. On pensait que la "matière vivante", comme on disait alors, différait de la matière ordinaire par une substance ou une force qui donnait des propriétés particulières. Et pendant des siècles, on a cherché à découvrir cette substance ou cette force vitale. En réalité la vie est un processus, une organisation de la matière. Elle n'existe pas en tant qu'entité indépendante qu'on pourrait caractériser. On peut donc faire l 'étude du processus ou de l'organisation, mais pas de l'idée abstraite de vie. On peut tenter de décrire, on peut tenter de définir ce qu'est un organisme vivant et non-vivant. Mais il n'y a pas de "matière vivante". Il y a de la matière qui compose les êtres vivants et cette matière n'a pas de propriété particulière que n'aurait pas ce qui compose les corps inertes. Mot(s) clés libre(s) : ADN, organisation de la matière, chimie organique, biologie moléculaire, biochimie, génétique, vie, origines de la vie, évolution, vivant
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10ème colloque de biologie prospective - quel futur pour la protéomique au laboratoire d'analyses médicales?
/ 17-03-2006
/ Canal-U - OAI Archive
HOCHSTRASSER Denis
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On ignore combien il existe de protéines dans le corps humain. Il est très difficile de dire le nombre de types cellulaires dans l'homme . Il y a peu d'évidence et de données précises dans ce domaine . D'après un brevet déposé aux Etats-Unis en 1997, une cellule exprimerait environ 15 % du nombre de gènes humains, et il existerait environ 23000 gènes. Il existe plusieurs biomarqueurs pour chaque type cellulaire . et donc pour chaque maladie . Le sang n'est pas le meilleur échantillon pour identifier les biomarqueurs ; on peut partir du plasma, des marqueurs de l'AVC, du liquide encéphalorachidien, ou du cerveau .
Origine
10ème colloque de biologie prospective InterReg III A. Canal-U Médecine - 2006
Générique
Réalisation : CERIMES - SPI-EAO SCD médecine Mot(s) clés libre(s) : biologie prospective, biomarqueurs, cellule, chimie clinique, plasma, protéines, protéomique
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