Interface Organique/Inorganique dans les Biominéraux – MOBi

Depuis le Cambrien, les biominéraux contribuent à l'adaptation des organismes en remplissant toute une série de fonctions incluant support, locomotion, agression, protection, camouflage, navigation magnétique, mastication, senseur de gravité, vision. Ces fonctions sont associées à des morphologies adaptées. Un des buts de ce projet est de mieux comprendre comment les organismes fabriquent ces morphologies. Une différence majeure entre calcites biogéniques et inorganiques est la présence systématique de matière organique (MO) dans les premières. L'hypothèse de travail du projet MOBi est que les molécules organiques jouent un rôle majeur à toutes les échelles dans la structuration des biominéraux et que les biominéraux sont des exemples de nano-hybrides organo-minéraux. Même si de nombreuses études ont été consacrées à la détermination de la nature de la MO dans les biominéraux, peu de choses sont connues sur les relations structurales entre MO et calcite : est-ce que la MO est présente en inclusions 'inerte' dans le cristal ou bien est-elle liée structurellement à la calcite ? Le but de ce projet est d'explorer les relations physiques entre molécules organiques et faces cristallines (ou volume cristallin) dans les biominéraux calcitiques. Pour cela, nous envisageons de caractériser et élucider la nature des interactions OM/cristal en utilisant une combinaison de méthodes directes (de la synthèse au produit) et inverses (de l'objet naturel à son mode de formation). L'approche directe comprend (1) la synthèse de calcite en solution en présence de molécules organiques modèles, et (2) l'étude du comportement de molécules organiques modèles (e.g. polyènes) sur des faces clivées de calcite. L'approche inverse consiste à étudier quelques biominéraux modèles tels que les coraux précieux du genre Corallium et des mollusques avec une ou plusieurs couches structuralement différentes de calcite comme les genres Pinna ou Crassostrea. Pour ce projet, nous utiliserons - et pour quelques-unes d'entre elles mettrons au point - des techniques souvent sophistiquées comprenant des méthodes spectroscopiques (en laboratoire ou sur synchrotron), de la microscopie en champ proche sous ultra vide ou non, de la microscopie à force atomique avec fonctionnalisation de pointe, et de la micro- et nano-tomographie sur synchrotron. Le consortium comprend trois entités géographiques et administratives mais quatre groupes de recherche: SOLEIL (Gif/Yvette), CINaM (Marseille), Biogéoscience and ICB (les deux à Dijon), à l'interface entre minéralogie, biologie, physique et chimie, combinant compétences techniques et connaissance approfondies des parties organiques et cristallines des biominéraux.
L'interface organique/inorganique est un champ de recherche prometteur dans pratiquement toutes les disciplines scientifiques. Dans les Sciences de la Terre et les Sciences des Matériaux, l'étude des biominéraux a des implications sur l'origine et l'évolution de la vie, l'écologie, les paléoenvironnements, la paléoclimatologie, et l'élaboration de matériaux à faible coût énergétique (par voie de chimie douce), durables, et aux propriétés intéressantes.