LA N° 568- décembre 2010 SBT feuille rouge inac.cea.fr I SCIB I SPINTEC I Spram I SPSMS I SP2M résonances magnétiques BIEN S’HYDRATER PERMET D’ALLER PLUS LOIN Contact : Sabine Hediger – SCIB – [email protected] Pour se protéger, les bactéries possèdent au sein de leur membrane une sorte de squelette externe constitué d’un polymère : le peptidoglycane. Des chercheurs du SCIB, associés à l’IBS, au centre d’ingénierie des protéines de Liège et à l’institut de biosciences de Newcastle ont réussi à analyser par RMN du solide le peptidoglycane de différentes bactéries avec une résolution inégalée à ce jour. A la clef, une meilleure compréhension du rôle et du fonctionnement de cet élément important de la membrane bactérienne, cible de nombreux antibiotiques comme la pénicilline. La membrane bactérienne est une structure complexe, différente d’une bactérie à l’autre. Elle a pour rôle d’assurer la protection et la cohésion de l’intérieur de cet être unicellulaire, le passage des nutriments et des déchets, ou encore la communication avec le monde extéMorphologie du peptidoglycane rieur, lors d’une infection par exemple. de Bacillus subtilis illustrant l’effet Un élément reste cependant commun à de complexation coopératif d’un toutes les bactéries : le peptidoglycane. ion métallique M avec l’acide Qui plus est, il n’existe que chez les teichoïque WHAT A DOUBLE PIQUÉ MON CHER NELSON ! bactéries et constitue donc une cible idéale pour les antibiotiques. Ce polymère est constitué de chaînes de sucres liées entres Blocage et frustration chez elles par des peptides, petites les nanoplots magnétiques. chaînes d’acides aminés. Sa très grande taille a contraint jusqu’à présent à n’étudier par RMN que des modèles plus petits : les Au verso monomères, ou des peptidoglycanes lyophilisés, conduisant à une mauvaise résolution des spectres et à une information partielle. En hydratant le peptidoglycane, les chercheurs ont eu la surprise d’obtenir, malgré la taille énorme du polymère, des spectres de RMN du solide parfaitement résolus permettant une étude fine et plus globale de celui-ci. Première découverte : la paroi cellulaire, est capable de complexer des cations métalliques (Mg, Mn) grâce à l’effet coopératif du peptidoglycane et des acides teichoïques, autres composants de la paroi constitués de longues chaînes polymériques phosphorées. L’affinité est bien supérieure à celle des deux composants pris séparément. magnétisme Goûtez spinelle, le nouveau parfum de glace de spins Contact : Alain Yaouanc – SPSMS – [email protected] Nous venons de mettre évidence une nouvelle glace de spins, c’està-dire un système magnétique présentant une entropie résiduelle à basse température. Un analogue magnétique de la glace—dit glace de spins—a été découvert à la fin des années 1990 dans une famille d’oxydes mixtes de terres rares et de métaux non magnétiques. Les moments magnétiques forment un réseau de tétraèdres reliés les uns aux autres par leurs sommets. Dans cette structure, appelée pyrochlore, il n’est pas possible de minimiser simultanément toutes les interactions magnétiques. C’est le phénomène de frustration géométrique qui donne lieu à des comportements très originaux à basse température, encore mal compris. La physique statistique nous enseigne que l’entropie d’un système tend vers une valeur limite lorsque la température tend vers le zéro absolu. C’est le principe de Nernst ou troisième principe de la thermodynamique. Dans l’immense majorité des cas cette entropie limite est nulle : l’état fondamental du système à basse température est unique. Tout autre état a une énergie supérieure. Il existe cependant des exceptions comme celle de la glace. Dans sa forme cristalline la plus commune un certain degré de désordre est autorisé dans la position des protons : le système peut adopter un très grand nombre d’états distincts mais de même énergie. On Variation thermique de l’entropie magnétique dans CdEr2Se4 et arrangement des positions des parle alors de dégénérescence : celle-ci moments magnétiques portés par l’erbium dans conduit à une entropie résiduelle. la structure cristalline. En collaboration notamment avec des collègues espagnols, nous avons trouvé pour la première fois ce comportement dans un composé de structure spinelle. Parmi les signatures de la glace de spins figure la présence d’une entropie résiduelle (Fig.). Cette découverte ouvre la voie pour déterminer en détail comment l’équilibre entre les interactions conduit aux différents états fondamentaux observés et plus généralement à une meilleure compréhension des nouveaux états apparaissant dans ces systèmes magnétiques frustrés. Unités associées à