Laboratoire de Physique Théorique

de la Matière Condensée

 

 

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Physique des liquides: un modèle pour l’eau et les électrolytes nanoconfinés

La caractérisation des propriétés diélectriques de l’eau et des électrolytes nanoconfinés est l’objet de beaucoup d’attention car cela contrôle le transport de charges dans les nanosystèmes biologiques ou de synthèse et car ces propriétés diffèrent drastiquement des propriétés macroscopiques des liquides. Nous développons des modèles de théorie des champs qui prennent en compte les corrélations courte distance et les effets de saturation dans l’eau et des électrolytes ce qui permet de reproduire les propriétés des liquides à l’échelle nanométrique et d’étudier l’effet du confinement géométrique sur leur permitivité.


La modélisation des surfaces biologiques

La forme des cellules eukaryotes et des organelles intracellulaires est déterminée par des surfaces, le cortex dans le premier cas, les membranes lipidiques pour le second, dont les propriétés mécaniques dépendent des processus chimiques ayant lieu sur (ou dans) la surface. Ainsi, la forme de ces enveloppes est la résultante de contraintes mécaniques, élastiques ou visqueuses, et de contraintes dites ‘actives’. Nous développons des modèles de membranes actives ou hors-équilibre qui permettent d’explorer le rôle de la forme pour les compartiments biologiques.

 Réseaux de réactions chimiques: détermination de mécanisme et étude des fluctuations 

Les fluctuations des systèmes in vivo brisent le théorème de fluctuation-dissipation. Quelle information est donc contenue dans les fonctions de corrélation de concentrations de molécules biochimiques, observables expérimentales traditionnellement utilisées pour estimer les paramètres d’un système réactif? Pour répondre à cette question, j’ai déterminé les équations de Langevin chimiques caractérisant la dynamique d’un système hors équilibre soumis à des bruits extrinsèques (non thermiques) en simplifiant l’équation maîtresse associée, suivant la démarche proposée par Gillespie (JCP 2000). Dans ce cadre, j’ai déterminé les conditions nécessaires pour que les fonctions de corrélation dépendent des propriétés dynamiques du système réactif et non des bruits extrinsèques

 

Publications

Publications

Journaux à comité de lecture

  • F. Paillusson, H. Berthoumieux, Dielectric response in the vicinity of an ion: A nonlocal and nonlinear model of the dielectric properties of water, J. Chem. Phys. (2019), 150, 094507.
  • H Berthoumieux,Gaussian field model for polar fluids as a function of density and polarization: toward a model for water, J. Chem. Phys. (2018), 148, 104504.
  • H. Berthoumieux, Fluctuations in reactive networks subject to extrinsic noise studied in the framework of the chemical Langevin equation, Phys. Rev. E, (2016), 94, 012310.
  • H. Berthoumieux and A. C. Maggs, Fluctuation-induced forces governed by the dielectric properties of water, a contribution to hydrophobic interactions , J Chem Phys., (2015), 143, 104501.
  • H. Berthoumieux, J-L. Maître, C-P. Heisenberg, E. K. Paluch, F. Jülicher and G.Salbreux,Active elastic thin shell theory for cellular deformation, New Journal of Physics (2014), 16, 065005.
  • J-L. Maître, H. Berthoumieux, S. F. G. Krens, G. Salbreux, F. Jülicher, E. Paluch, C-P. Heisenberg, La mécanique de l'adhésion cellulaire dans la gastrulation du poisson zèbre, Médecine sciences (2013), 29, 147-150.
  • J-L. Maître, H. Berthoumieux, S. F. G. Krens, G. Salbreux, F. Jülicher, E. Paluch, C-P. Heisenberg, Adhesion function in cell sorting by mechanically coupling the cortices of adhering cells, Science (2012), 338, 253-256.
  • A. Lemarchand, H. Berthoumieux, L. Jullien, C . Gosse, Chemical mechanism identification from frequency responce to small temperature modulation, J. Chem. Phys,116, 8455-8463, (2012).
  • K. Zrelli, T. Barilero, E. Cavatore, H. Berthoumieux, T. Le Saux, V. Croquette, A. Lemarchand, C Gosse, L. Jullien, Temperature modulation and quadrature detection for selective titration of two-state exchanging reactants, Anal. Chem, 83, 2476-2484 (2011).
  • K. Zrelli, T. Barilero, H. Berthoumieux, T. Le Saux, C. Gosse, A. Lemarchand and L. Jullien, Kinetic and Thermodynamic Characterisation by Heating in a Microfluidic Cell, Sensor Lett. 9, 2332 (2011).
  • H. Berthoumieux, A. C. Maggs, Collective dispersion forces in the fluid state, Europhys Lett., 91, 56006 (2010).
  • H. Berthoumieux, C. Antoine, A. Lemarchand, Determination of the six rate constants of a three-state enzymatic network and a noninvasive test of detailed balance, J. Chem. Phys., 131, 084106 (2009). Selected by the Virtual Journal of Biological Physics Research, Sep. 1, Vol. 18(5), 2009.
  • H. Berthoumieux, C. Antoine, A. Lemarchand, L. Jullien, Resonant response to temperature modulation for enzymatic dynamics characterization, Phys. Rev. E, 79, 021906 (2009). Selected by the Virtual Journal of Biological Physics Research, Feb. 15, Vol. 17(4), 2009.
  • H. Berthoumieux, A. Lemarchand, L. Jullien, Response to a temperature modulation as a signature of chemical mechanisms, Phys. Rev. E, 76, 056112 (2007). Selected by the Virtual Journal of Biological Physics Research, Nov. 15, Vol. 14(10), 2007.
  • A. Estévez-Torres, C. Gosse, T. Le Saux, J.-F. Allemand, V. Croquette, H. Berthoumieux, A. Lemarchand, and L. Jullien, Fourier analysis to measure diffusion coefficients and resolve mixtures on a continuous electrophoresis chip, Anal. Chem., 79, 8222 (2007).
  • H. Berthoumieux, A. Lemarchand, L. Jullien, Temporal modulation of a spatially periodic potential for kinetically governed oriented motion, J. Phys. Chem. B, 111, 2045 (2007).
  • J. Pilme, H. Berthoumieux, V. Robert, P. Fleurat-Lessard, Unusual bond formation in aspartic protease inhibitors : A theoretical study, Chemistry, 13, 5388, (2007).

Proceddings

  • K. Zrelly, T. Barilero, E. Cavatore, H. Berthoumieux, V. Croquette, A. Lemarchand, L. Jullien, T. Le Saux, C. Gosse, Temperature modulation and phase sensitive imaging to detect point mutations, Proceddings of the 14th International conference on miniaturized systems for chemistry and life sciences (2010).
  • K. Zrelli, T. Barilero, T. Le Saux, L. Jullien, H. Berthoumieux, A. Lemarchand, and C. Gosse, Thermal modulation and filtered video acquisition to image reactive species among non reactive ones, Proceedings of the 13th International conference on miniaturized systems for chemistry and life sciences. T. S. Kim, Y.-S. Lee, T.-D. Chung, N. L. Jeon, S.-H. Lee, K.-Y. Suh, J. Choo, Y.-K. Kim, eds., 1, 948 (2009).
  • A. Estevez-Torres, T. Le Saux, H. Berthoumieux, A. Georges, S. Fernandez, J.-F. Allemand, V. Croquette, A. Lemarchand, L. Jullien, and C. Gosse, Point mutation detection by on- chip diffusion coefficient measurement, Proceedings of the 11th International conference on miniaturized systems for chemistry and life sciences, J.-L. Viovy, P. Tabeling, S. Descroix, and L. Malaquin, eds., 1, 236 (2008).