RAPPORT DE STAGE De la synthèse d`une molécule

Université Joseph Fourier
Département Licence Sciences & Technologies
RAPPORT DE STAGE
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De la synthèse d’une molécule organique
fluorescente à l’élaboration de nanoparticules
hybrides cœur-coquille
Bidal Jennifer
Laboratoire d’accueil : Institut Néel
Directeur du laboratoire : Alain SCHUHL
Responsable du stage : Fabien DUBOIS
Licence mention Chimie et procédés - 1ère année - Chimie Biologie
Année Universitaire : 2012 - 2013

Remerciements
Tout d’abord, mes sincères remerciements sont destinés au directeur du département
MCMF, Alain IBANEZ, le responsable de l’équipe MatONLP, Benoit BOULANGER, et
enfin mon responsable de stage, Fabien DUBOIS, qui ont répondu à ma demande et m’ont
permis d’effectuer ce stage au sein de l’Institut Néel afin que je me fasse une première idée du
monde des laboratoires et de l’environnement de la recherche.
Je remercie également pour leur patience et leur encadrement mon responsable Fabien
DUBOIS, Marine LIOTAUD et Joséphine ZIMMERMANN, ainsi que pour toutes les
explications et enseignements qu’ils m’ont apportés au cours de mon stage. De plus, chacun
de leurs conseils, remarques ou explications ont contribué à mon enrichissement tout au long
de ce mois. Enfin, je leur suis très reconnaissante pour la confiance qu’ils m’ont accordée
malgré mon manque d’expérience en termes de manipulation. Je les remercie pour m’avoir
tous trois témoigné de leur entière disponibilité à tout instant.
Pour finir je remercie profondément l’équipe toute entière ainsi que tout le personnel
du bâtiment F de l’Institut Néel pour leurs sourires, leur accueil au sein de leur équipe ainsi
que toute leur bienveillance, favorisant de la sorte le bon déroulement de mon stage et faisant
de lui une expérience enrichissante, passionnante, marquante et mémorable.

Sommaire
I) Introduction .................................................................................................... 1
II) Présentation de la structure d’accueil
1. Présentation du CNRS …..………………………………….……... 2
2. Présentation de l’Institut Néel ………..…………………………… 3
III) Déroulement du stage : travail réalisé et connaissances acquises
1. Synthèse et purification d’une molécule fluorescente à l’état
cristallin : le CMONS
a) Principe de la réaction de synthèse du CMONS …………….... 4
b) Protocole expérimental et observations ……………...……….. 7
c) Principe des techniques utilisées ……………………………… 9
2. Nanocristallisation de molécules organiques en matrice sol-gel
a) Généralités …..……………………………………………..…. 11
b) Synthèse des nanocristaux organiques en matrice sol-gel ….... 13
IV) Apports du stage ………………………………………………………... 14
V) Conclusion ……………………………………………………………....... 15
VI) Références bibliographiques ……………………………………….…... 16
VII) Annexes ……..………………………………………………………….. 1

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I) Introduction
Envisageant une poursuite d’étude dans le domaine de la biologie ou de la chimie, je
cherchais un stage dans une de ces deux matières. Ayant appris que mon professeur de chimie
organique, Fabien DUBOIS, travaille en tant qu’enseignant-chercheur à l’Institut Néel, j'ai
voulu savoir s’il était possible d’effectuer mon stage dans ce laboratoire. J'espérais ainsi
découvrir le monde de la recherche ainsi que l’organisation au sein d'une si grande structure et
j'ai eu le plaisir d'apprendre qu'il pouvait me proposer ce stage.
Durant ce mois, mon projet fut d’effectuer les différentes étapes de synthèse et de
purification d’une molécule organique appelée (α-[(4'-méthoxyphényl) méthylène]-4-nitro-
benzèneacétonitrile) ou CMONS. Cette molécule aromatique appartenant à la famille des
stilbènes a la particularité de posséder des propriétés fluorescentes à l’état cristallin mais
aucune en solution (Annexe 2).
Le but de cette synthèse était de me montrer les différentes méthodes types qu’utilise
un chimiste organicien mais également de resynthétiser une molécule qui est utilisée par
l’équipe pour une thèse (préparée par Joséphine ZIMMERMANN) au sujet de nanocristaux
organiques fluorescents insérés dans une coquille sol-gel.
Ce projet de recherche consiste en l’élaboration et l’optimisation de nanoparticules
enfermant un nanocristal de diverses molécules organiques insérées dans une coquille
silicatée grâce à un réacteur pneumatique associé à un four tubulaire et un filtre
électrostatique [1,4]. Pour cela, les molécules organiques doivent pouvoir être fluorescentes à
l’état cristallin lorsqu’elles sont observées sous lampe UV à 365 nm. De plus, on veut que ces
nanoparticules soient les plus petites possibles, les plus fluorescentes possibles et qu’elles
soient biocompatibles dans le but de s’en servir comme agent imageant de la micro
vascularisation des tumeurs cancéreuses du cortex cérébral des petits animaux, tels que la
souris, à injecter dans leur circulation sanguine (projet ARN "Ultrabright", en cours). Ces
nanoparticules doivent être petites et furtives de sorte que le système immunitaire ne puisse
les détecter comme étant des corps étrangers et les éliminer ensuite par les organes
épurateurs : le foie et les reins. C’est pourquoi le but est de fonctionnaliser la surface des
particules pour augmenter leur furtivité ou encore de leur ajouter une fonction de ciblage
grâce à des biomolécules afin de détecter des tumeurs spécifiques.

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A plus long terme, ce nouvel agent permettrait facilement de suivre l’évolution d’une tumeur
au cours d’un traitement chez le petit animal et d'évaluer l’efficacité de ce traitement.
Actuellement, l’enjeu est d’augmenter la furtivité des nanoparticules en travaillant par
exemple sur la fonctionnalisation de la surface des nanoparticules, celle-ci permettant
également d’augmenter les propriétés de ciblage des tumeurs cancéreuses. D'autre part, il est
possible d’étudier de nouveaux fluorophores car cette technique de synthèse est une méthode
générique pouvant être étendue à de nombreuses autres molécules organiques dans la mesure
où l'on prend en compte leurs caractéristiques propres [2,3]. Par exemple, on s'intéresse aux
fluorophores qui émettent dans le rouge, correspondant à la fenêtre biologique dans laquelle
l’absorption et l’auto fluorescence des tissus biologiques sont faibles.
Quant à l’organisation de mon rapport, j’ai voulu dans un premier temps présenter la
structure d’accueil où a eu lieu ce stage, puis j’ai détaillé le déroulement de celui-ci en ce qui
concerne le travail que j’ai réalisé et ce qui m’a été présenté durant ce mois. Ensuite, j’ai
cherché à prendre du recul et à réfléchir à propos des apports de ce stage et ce qu’il m’a
enseigné à propos du monde professionnel dans cet environnement particulier qu’est la
recherche.
II) Présentation de la structure d'accueil
Mon stage s’est déroulé à l’Institut Néel situé sur le polygone scientifique de
Grenoble. Il s’agit d’un laboratoire appartenant au CNRS, c’est pourquoi je vais dans un
premier temps le présenter, puis j'axerai ma présentation sur l’Institut Néel plus
particulièrement.
1. Présentation du CNRS
Le CNRS, Centre National de la Recherche Scientifique, voit sa création en octobre
1939 et regroupait à l'époque tous les organismes d'État de recherche fondamentale ou
appliquée [6]. Ainsi, pendant la guerre, le CNRS s’orientait vers la recherche appliquée.
Toutefois, le CNRS s'oriente à la fin de la guerre vers la recherche fondamentale, ce qui
marque un essor important pour cet organisme.