Projets ANR-RGC Hong Kong : retour sur le cru 2016

AIE-Nanopoly : Nanostructures polymères avec des propriétés d’émission induite par agrégation pour l’imagerie biologique et le relargage de principes actifs

Les nouvelles techniques de délivrances des médicaments basées sur l’utilisation de nanomatériaux permettent de réduire la toxicité et de mieux protéger les substances actives afin que celles-ci agissent en temps et lieux voulus. Des vésicules polymères, aussi appelés polymèrsomes, sont des structures de coque sphérique, dans lequel un compartiment aqueux est entouré par une membrane bicouche de 10 à 30 nm d’épaisseur à base de copolymères à blocs amphiphiles.
Ces vésicules à base de polymères ont plusieurs propriétés avantageuses par rapport à des vésicules lipidiques (liposomes) dont celle de posséder des meilleures propriétés d’encapsulation. En effet, les attributs de leurs enveloppes peuvent être ajustés en fonction du type de polymère utilisé et ainsi répondre spécifiquement à un stimulus défini.

Structure d’un polymersome - Crédit Image Medscape

Cependant, aujourd’hui, seulement quelques nanoparticules pour la bio-imagerie et la thérapie ciblée sont viables commercialement. De nombreux challenges comme par exemple la difficultés à déterminer efficacement les cellules ou les tissues ciblés, le suivi du mode de délivrance des médicaments pour la thérapie ciblée ou encore la capacité à augmenter le ciblage de la zone voulue restent en attente de solutions.

La fluorescence des nanoparticules de polymères couramment utilisées en bio-imagerie est généralement issue des colorants organiques qui n’émettent que très faiblement à l’état solide. Récemment des molécules fluorescentes ayant des propriétés d’émission induite par agréation (AIE) sont apparues comme une nouvelle classe prometteuse pour l’imagerie médicale et la thérapie ciblée.

La combinaison de ces molécules à certains nano-polymères devrait faire naitre de nouvelles approches dans l’imagerie poussées des cellules et des tissues aidant notamment l’émergence des nouveaux modèles d’études in-vivo de distribution des médicaments. Il n’excite au jour d’aujourd’hui que très peu de molécules fluorescentes ayant des propriétés d’émission induite fiables et dont la structure est définie et contrôlable.

Dans ce projet de recherche conjoint, les équipes franco hongkongaises proposent ainsi d’établir un nouveau protocole afin de formaliser la structure des AIE / nano-polymères et notamment des vésicules qui peuvent en être issues. Cela devrait constituer une avancée considérable dans la bio-imagerie et la théranostique (techniques combinant un diagnostique et une thérapie médicale).

Ce projet est porté par Professeur Tang Ben Zhong, chercheur au département de Chimie de l’Université de Science et technologies de Hong Kong (HKUST) et par Min-Hui LI, CNRS/Ecole Nationale Supérieure de Chimie de Paris (ENSCP)

BigMO : Big Multiobjective Optimization

Un très grand nombre de problèmes en science ou ingénierie sont complexes. En effet, ils possèdent généralement des objectifs de différentes natures, de nombreuses variables ou sources d’incertitudes. Il est donc souvent difficile pour des méthodes d’optimisations traditionnelles de résoudre ces questions.

Ce projet tend à combiner diverses techniques alliant intelligence artificielle, optimisation traditionnelle et à s’appuyer sur les dernières avancées des solveurs multi-objectifs développés ces dernières années afin de faire naitre une nouvelle approche plus performante.

Le but ultime est de réussir à décomposer des problèmes complexes et multi-objectifs en une succession de sous-problèmes mono-objectif et ainsi de les résoudre de manière simultanée. L’équipe cherchera donc à identifier les raisons qui rendent une gros problème multi-objectifs si complexe et ainsi déterminer les meilleurs configurations et modifications à apporter aux algorithmes pour les résoudre. L’utilisation de méta-models en tant que proxy et une meilleure distribution des ressources computationnelles afin de résoudre plus efficacement des problèmes complexes seront aussi investigués.

Ce projet est porté par le Professeur Zhang Qingfu chercheur au département d’informatique de la City University of Hong Kong (CityU) et par Derbel Bilel, maître de conférence à l’université de Lille I.

SEA-M : Impact des échanges Air – Mer sur la qualité de l’air des mégalopoles côtière

Plus de la moitié de la population mondiale vit en zone côtière, avec 75% des grandes métropoles situées sur le littoral. Or, les effets de ces mégapoles (avec plus de 10 millions d’habitants) sur l’environnement sont importants du fait d’un développement soutenu et rapide, avec des densités de population élevée, combinée à des consommations élevées de différentes ressources. Ceci crée des zones fortement polluées, surtout dans le sud-est asiatique, comme à Hong Kong.

Ainsi l’élément central de ce projet est l’impact des échanges air-mer en tant que source potentielle de composés gazeux susceptibles d’amplifier la détérioration de la qualité de l’air dans ces mégalopoles. Ce projet propose d’étudier comment les interactions chimiques entre masses d’air fortement anthropisées et celles issues du milieu marin donnent lieu à des épisodes de pollution spécifiques.

Nous souhaitons entreprendre ces travaux conjointement avec des partenaires Hongkongais, au travers d’une approche en laboratoire et sur le terrain dans le delta de la rivière des Perles, aboutissant à une modélisation de ces effets. Ce projet se focalise clairement sur les couplages entre pollution atmosphérique et transformations chimiques à la surface des océans, en tant que source spécifique de précurseurs de radicaux ou de particules. De telles échanges ou couplages ont été peu étudiés jusqu’à présent, donnant à ce projet un réel aspect innovant.

Ce projet étudiera donc comment les masses d’air polluées peuvent donner lieu à l’émission de particules organiques et de gaz réactif à la surfe des océans, comme cela impact la chimie des halogènes-NOx et COV et donc la capacité oxydante locale et l’influence des brises de vent sur ces processus. Ceci aboutira à de nouvelles connaissances sur la chimie atmosphérique dans la couche limite marine et son influence sur les mégalopoles côtières.

Ce projet est porté par le Professeur Wang Tao, chercheur au département d’ingénieure civil et environnemental de la Hong Kong Polytechnic University (PolyU) et par George Christian, chercheur au Centre National de Recherche Scientifique (CNRS) au sein de l’institut de recherches sur la catalyse et l’environnement de Lyon) (IRCELYON).