Mes recherches portent sur des questions à la frontière entre la physique de la matière molle et la physique de la matière vivante.
J’enseigne les outils mathématiques, la physique statistique, la matière molle et la physique du vivant à l’Université de Toulouse.
Je suis impliqué dans plusieurs comités tels que la Commission de la recherche et le conseil académique de l’Université de Toulouse et la Commission Nationale des Universités CNU 29.
Mes recherches portent sur des questions qui se situent à la frontière de la physique de la matière molle et de la biophysique. Les techniques utilisées sont variées et vont des approches analytiques utilisant la théorie statistique des champs, les approches variationnelles gaussiennes, les matrices de transfert, les lois d’échelles, les équations hydrodynamiques (avec ou sans bruit) aux simulations numériques de dynamique Brownienne ou Monte Carlo [les numéros se rapportent aux publications].
Modélisation de phénomènes à l’interface physique/biologie
interactions induites par les fluctuations d’ondulation des membranes lipidiques entre domaines lipidiques [12, 27, 43] et entre membranes empilées sur un substrat [18]
domaines lipidiques et/ou protéiques à l’échelle de la cellule [48, 55]
rôle du recyclage sur la formation de nano-domaines [35]
allongement des domaines protéiques, cas des récepteurs du VIH [52]
méthodologie de la détection des domaines protéiques [39]
tension de surface de vésicules fluctuantes [37]
compaction de l’ADN par des «crowders» [57]
modélisation de la dynamique de la chromatine in vivo
Physique de l’ADN et des polyélectrolytes
contribution électrostatique à la longueur de persistance des polyélectrolytes flexibles [9]
modèle de la dénaturation de l’ADN couplant l’état d’appariement des paires de bases et les pro- priétés élastiques de la chaîne [13, 14, 16].
conséquences de ce couplage sur les propriétés statistiques de l’ADN à deux dimensions [17] et sur les courbes force-extension [24]
effet de la méthylation sur la conformation de l’ADN [32]
dynamique de fermeture et ouverture des bulles de dénaturation [23, 26, 28, 33, 47]
ADN dans la géométrie de «Tethered Particle Motion» : comparaison entre expériences et simulations [21, 46], effet d’une séquence courbante [29], influence de la force ionique [31, 44] et de la température [38] sur ses conformations.
Théorie des liquides complexes chargés
répulsion des ions près d’interfaces diélectriques dans les électrolytes : théorie variationnelle incluant les corrélations ioniques [19] et les interactions de volume exclu [34]
évaporation capillaire des ions dans les nanopores cylindriques [20, 22]
transport des ions dans des nanopores [30, 36, 42, 51, 53, 54]
solvatation des ions aux interfaces [25, 49]
Hydrodynamique à petits nombre de Reynolds
propulsion par un filament semi-flexible en rotation [10]
couplage entre les interactions hydrodynamiques et les déformations élastiques [10, 11] — transport de l’ADN en microfluidique [41, 45]
Physique statistique des polymères aux interfaces
approche variationnelle décrivant la physique statistique des boucles, formées par les polymères adsorbés aux interfaces solides et fluides [7, 8]
application à la variation de la tension de surface des fondus et des solutions semi-diluées de polymères en fonction de l’indice de polymérisation. Comparaison avec les expériences [1, 2, 4, 5]— brosses de polymères sur des surfaces concaves [3]
connecteurs polymères mobiles [6]
adsorption de polyélectrolytes à partir de solutions semi-diluées [15]
Léa Costes (2022-2025) Propriétés physiques à l’origine de l’évolution de la dynamique de la chromatine en réponse à la régulation de l’expression génique, co-direction avec Kerstin Bystricky (CBI-MCD), financement CNRS/Région.
Erwan Le Floch (2024-2027) Comprendre la dynamique et l’activité des chromosomes in vivo à l’aide simulations numériques, financement TIRIS projet Scaling-up GENDYN.
Articles publiés dans des revues internationales à comité de lecture
55 J. Cornet, N. Coulonges, W. Pezeshkian, M. Penissat-Mahaut, S.-J. Marrink, N. Destainville, M. Chavent, M. Manghi,
There and back again : bridging meso- and nanoscales to understand lipid vesicle patterning Soft Matter20, (2024) 4998-5013
54 T. Hennequin, M. Manghi, A. Noury, F. Henn, V. Jourdain, J. Palmeri,
Influence of the Quantum Capacitance on Electrolyte Conductivity through Carbon Nanotubes Journal of Physical Chemistry Letters15, (2024) 2177-2183 onlinearxiv:2307.12071
53 A. Mejri, N. Arroyo, G. Herlem, J. Palmeri, M. Manghi, F. Henn, F. Picaud,
Impact of Single-Walled Carbon Nanotube Functionalization on Ion and Water Molecule Transport at the Nanoscale Nanomaterials, 14, (2024) 117
52 J. Cornet, P. Preira, L. Salomé, B. Lagane, N. Destainville, M. Manghi, F. Dumas,
Protein overexpression can induce the elongation of cell membrane nanodomains Biophysical Journal, 122 (2023) 2112-2124 arxiv:2109.09360
51 A. Mejri, G. Herlem, F. Picaud, T. Hennequin, J. Palmeri, M. Manghi,
Molecular Dynamics investigations of ionic conductance at the nanoscale : role of the water model and geometric parameters Journal of Molecular Liquids, 351, (2022) 118575
50 M. Manghi, J. Palmeri, F. Henn, A. Noury, F. Picaud, G. Herlem, V. Jourdain,
Ionic conductance of carbon nanotubes : confronting literature data with nanofluidic theory The Journal of Physical Chemistry C125, (2021) 22943-22950
49 T. Hennequin, M. Manghi, J. Palmeri,
Competition between Born solvation, dielectric exclusion, and Coulomb attraction in spherical nanopores Physical Review E104, (2021) 044601 arxiv:2104.14824
48 J. Cornet, N. Destainville, M. Manghi,
Domain formation in bicomponent vesicles induced by composition-curvature coupling Journal of Chemical Physics152, (2020) 244705 arxiv:2003.01417
47 F. Sicard, N. Destainville, P. Rousseau, C. Tardin, M. Manghi,
Dynamical control of denaturation bubble nucleation in supercoiled DNA minicircles Physical Review E101 (2020) 012403 arxiv:1805.04287abstract
46 M. Manghi, N. Destainville, A. Brunet,
Statistical physics and mesoscopic modeling to interpret tethered particle motion experiments Methods169, (2019) 57-68 abstract
45 M. Socol, H. Ranchon, B. Chami, A. Lesage, J.-M. Victor, M. Manghi, A. Bancaud,
Contraction and tumbling dynamics of DNA in shear flows under confinement induced by transverse viscoelastic forces Macromolecules52, (2019) 1843-1852 hal-02076283
44 S. Guilbaud, L. Salomé, N. Destainville, M. Manghi, C. Tardin,
Dependence of DNA persistence length on ionic strength and ion type Physical Review Letters122, (2019) 028102 arxiv:1810.01611
43 N. Destainville, M. Manghi, J. Cornet,
A rationale for mesoscopic domain formation in biomembranes Biomolecules8, (2018) 104 arxiv:1807.07317
42 M. Manghi, J. Palmeri, K. Yazda, F. Henn, V. Jourdain,
Role of charge regulation and flow slip on the ionic conductance of nanopores : an analytical approach Physical Review E98, (2018) 012605 arxiv:1712.01055Abstract
41 B. Chami, M. Socol, M. Manghi, A. Bancaud,
Modeling of DNA transport in viscoelastic electro-hydrodynamic flows for enhanced size separation Soft Matter14, (2018) 5069-5079 post-print
40 C. Barde, N. Destainville, M. Manghi,
Energy required to pinch a DNA plectoneme Physical Review E97, (2018) 032412 arxiv:1710.07509Abstract
39 A. Brunet, L. Salomé, P. Rousseau, N. Destainville, M. Manghi, C. Tardin,
How does temperature impact the conformation of single DNA molecules below melting temperature ? Nucleic Acids Research, 46 , (2018) 2074-208 Open access
38 R. Houmadi, D. Guipouy, J. Rey-Barroso, Z. Vasconcelos, J. Cornet, M. Manghi, N. Destainville, S. Valitutti, S. Allart, L. Dupré,
The Wiskott-Aldrich syndrome protein controls the LFA-1 nanocluster belt at the lytic synapse Cell Reports, 22, (2018) 979-991 Open access
37 G. Gueguen, N. Destainville, M. Manghi,
Fluctuation tension and shape transition of vesicles : renormalisation calculations and Monte Carlo simulations Soft Matter, 13, (2017) 6100-6117 arxiv:1706.09476
36 K. Yazda, S. Tahir, T. Michel, B. Loubet, M. Manghi, J. Bentin, F. Picaud, J. Palmeri, F. Henn, V. Jourdain
Voltage-activated transport of ions through single-walled carbon nanotubes Nanoscale, 9, (2017) 11976 Abstract
35 M. Berger, M. Manghi, N. Destainville
Nanodomains in biomembranes with recycling The Journal of Physical Chemistry B, 120, (2016) 10588-10602 arxiv:1604.04371
34 B. Loubet, M. Manghi, J. Palmeri
A variational approach to the liquid-vapor phase transition for hardcore ions in the bulk and in nanopores Journal of Chemical Physics, 145, (2016) 044107 arxiv:1604.05532
32 V. Cassina, M. Manghi, D. Salerno, A. Tempestini, V. Iadarola, L. Nardo, S. Brioschi, F. Mantegazza
Effect of cytosine methylation on DNA morphology : an atomic force microscopy study Biochimica et Biophysica Acta1860, (2016) 1-7 doi:10.1016/j.bbagen.2015.10.006
31. A. Brunet, C. Tardin, L. Salomé, P. Rousseau, N. Destainville, M. Manghi,
Dependence of DNA persistence length on ionic strength of solutions with monovalent and divalent salts : a joint theory-experiment study Macromolecules48, (2015) 3641-3652 arxiv:1504.02666
30. S. Balme, F. Picaud, M. Manghi, J. Palmeri, M. Bechelany , S. Cabello-Aguilar , A. Abou-Chaaya , P. Miele , E. Balanzat , J.-M. Janot,
Ionic transport through sub-10 nm diameter hydrophobic nanopores : experiment, theory and simulation Scientific Reports, 5, (2015) 10135 Open Access
29. A. Brunet, S. Chevalier, N. Destainville, M. Manghi, P. Rousseau, M. Salhi, L. Salomé, C. Tardin,
Probing a label-free local bend in DNA by single molecule tethered particle motion Nucleic Acids Research (2015) 43(11) e72 Open Access
28. F. Sicard, N. Destainville, M. Manghi,
DNA denaturation bubbles : free-energy landscape and nucleation/closure rates Journal of Chemical Physics, 142, (2015) 034903 arxiv:1405.3867
27. G. Gueguen, N. Destainville, M. Manghi,
Mixed lipid bilayers with locally varying spontaneous curvature and bending European Physical Journal E, 37, (2014) 76 arxiv:1405.2207
26. A.K. Dasanna, N. Destainville, J. Palmeri, M. Manghi,
Slow closure of denaturation bubbles in DNA : twist matters Physical Review E, 87, (2013) 052703 arxiv:1302.1673
25. L. Horvath, T.A. Beu, M. Manghi J. Palmeri,
The vapor-liquid interface potential of (multi)polar fluids and its influence on ion solvation Journal of Chemical Physics, 138, (2013) 154702 arxiv:1211.6635
24. M. Manghi, N. Destainville, J. Palmeri,
Mesoscopic models for DNA stretching under force : New results and comparison with experiments European Physical Journal E, 35, (2012) 110 arxiv:1207.6477
23. A.K. Dasanna, N. Destainville, J. Palmeri, M. Manghi,
Strand diffusion-limited closure of denaturation bubbles in DNA Europhysics Letters, 98, (2012) 38002 arxiv:1203.0271
22. S. Buyukdagli, M. Manghi, J. Palmeri,
Ionic exclusion phase transition in neutral and weakly charged cylindrical nanopores Journal of Chemical Physics, 134, (2011) 074706 abstractarxiv:1006.3696
21. S. Buyukdagli, M. Manghi, J. Palmeri,
Ionic capillary evaporation in weakly charged nanopores Physical Review Letters, 105, (2010) 158103 abstractarxiv:1004.1816
20. M. Manghi, C. Tardin, J. Baglio, P. Rousseau, L. Salomé, N. Destainville,
Probing DNA conformational changes with high temporal resolution by tethered particle motion Physical Biology, 7, (2010) 046003 abstractarxiv:1003.0518
19. S. Buyukdagli, M. Manghi, J. Palmeri,
Variational approach for electrolyte solutions : from dielectric interfaces to charged nanopores Physical Review E, 81, (2010) 041601 abstractarxiv:0911.1730
18. M. Manghi, N. Destainville,
Statistical mechanics and dynamics of two supported stacked lipid bilayers Langmuir, 26, (2010) 4057–4068 abstractarxiv:0909.3396
17. N. Destainville, M. Manghi, J. Palmeri,
Microscopic mechanism for experimentally observed anomalous elasticity of DNA in 2D Biophysical Journal, 96, (2009) 4464-4469. abstractarxiv:0903.1836
16. M. Manghi, J. Palmeri, N. Destainville,
Coupling between denaturation and chain conformations in DNA : stretching, bending, torsion and finite size effects Journal of Physics : Condensed Matter, 21, (2009) 034104. abstractarxiv:0809.0456
15. M. Manghi, M. Aubouy
Adsorption of polyelectrolytes from semidilute solutions on an oppositely charged surface Physical Chemistry Chemical Physics, 10, (2008) 1697-1706. abstractcond-mat/0202045
14. J. Palmeri, M. Manghi, N. Destainville,
Thermal denaturation of fluctuating finite DNA chains : the role of bending rigidity in bubble nucleation Physical Review E, 77, (2008) 011913. abstractarXiv:0709.2843
13. J. Palmeri, M. Manghi, N. Destainville,
Thermal Denaturation of Fluctuating DNA Driven by bending Entropy Physical Review Letters, 99, (2007) 088103. abstractcond-mat/0612588
12. D.S. Dean, M. Manghi,
Fluctuation induced interactions between domains in membranes Physical Review E, 74, (2006) 021916. abstractcond-mat/0512013
11. M. Manghi, X. Schlagberger, Y.-W. Kim, R.R. Netz
Review article : Hydrodynamic effects in driven soft matter Soft Matter, 2, (2006) 653-668. abstractarxiv:1203.1409
10. M. Manghi, X. Schlagberger, R.R. Netz
Propulsion with a Rotating Elastic Nano-Rod Physical Review Letters, 96, (2006) 068101. abstractcond-mat/0612238
9. M. Manghi, R.R. Netz
Variational theory for a single polyelectrolyte revisited European Physical Journal E, 14, (2004) 67-77. cond-mat/0406059
8. M. Manghi, M. Aubouy
Short commentary : Theoretical considerations on concentrated polymer interfaces : an attempt to explain dewetting of ultra-thin films European Physical Journal E, 12, (2003) 459-463.
7. M. Manghi, M. Aubouy
Validity of the scaling functional approach for polymer interfaces as a variational theory Physical Review E, 68, (2003) 041802. cond-mat/0309315
6. M. Manghi, M. Aubouy
Mobile polymer connectors European Physical Journal E, 11, (2003) 243-254.
5. M. Aubouy, M. Manghi, E. Raphaël
Reply to comment Physical Review Letters, 87, (2001) 179602.
4. M. Manghi, M. Aubouy
Interplay of entropic and enthalpic contributions to the surface tension of polymer melts Advances in Colloid and Interface Science, 94, (2001) 21-31.
3. M. Manghi, M. Aubouy, C. Gay, C. Ligoure
Inwardly curved polymer brushes : concave is not like convex European Physical Journal E, 5, (2001) 519-530. cond-mat/0102092
2. M. Manghi, M. Aubouy
Tensioactive properties of semidilute solutions Macromolecules, 36, (2000) 5721-5729.
1. M. Aubouy, M. Manghi, E. Raphaël
Interfacial properties of polymeric liquids Physical Review Letters, 21, (2000) 4858-4861.
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Articles dans une revue56 document
Laure Bsawmaii, Clément Delacou, Valerii Kotok, Sébastien Méance, Koutayba Saada, et al.. Ultra-Low Noise Measurements of Ionic Transport Within Individual Single-Walled Carbon Nanotubes. Nanoscale, 2024, 16 (47), pp.21970-21978. ⟨10.1039/d4nr02941k⟩. ⟨hal-04678527v2⟩
Julie Cornet, Nelly Coulonges, Weria Pezeshkian, Maël Penissat-Mahaut, Hermes Desgrez-Dautet, et al.. There and back again: bridging meso- and nano-scales to understand lipid vesicle patterning. Soft Matter, 2024, 20 (25), pp.4998-5013. ⟨10.1039/D4SM00089G⟩. ⟨hal-04639946⟩
Théo Hennequin-Nespoulous, Manoel Manghi, Adrien Noury, Francois Henn, Vincent Jourdain, et al.. Influence of the Quantum Capacitance on Electrolyte Conductivity through Carbon Nanotubes. Journal of Physical Chemistry Letters, 2024, 15 (8), pp.2177-2183. ⟨10.1021/acs.jpclett.3c03248⟩. ⟨hal-04234607⟩
Alia Mejri, Nicolas Arroyo, Guillaume Herlem, John Palmeri, Manoel Manghi, et al.. Impact of Single-Walled Carbon Nanotube Functionalization on Ion and Water Molecule Transport at the Nanoscale. Nanomaterials, 2024, 14 (1), pp.117. ⟨10.3390/nano14010117⟩. ⟨hal-04411217⟩
Julie Cornet, Pascal Preira, Laurence Salomé, Frédéric Daumas, Bernard Lagane, et al.. Protein overexpression can induce the elongation of cell membrane nanodomains. Biophysical Journal, 2023, 122 (11), pp.2112-2124. ⟨10.1016/j.bpj.2022.12.009⟩. ⟨hal-04166760⟩
Alia Mejri, Kamel Mazouzi, Guillaume Herlem, Fabien Picaud, Théo Hennequin-Nespoulous, et al.. Molecular Dynamics investigations of ionic conductance at the nanoscale: role of the water model and geometric parameters. Journal of Molecular Liquids, 2022, 351, pp.118575. ⟨10.1016/j.molliq.2022.118575⟩. ⟨hal-03590631⟩
Manoel Manghi, John Palmeri, Francois Henn, Adrien Noury, Fabien Picaud, et al.. Ionic Conductance of Carbon Nanotubes: Confronting Literature Data with Nanofluidic Theory. Journal of Physical Chemistry C, 2021, 125 (42), pp.22943-22950. ⟨10.1021/acs.jpcc.1c08202⟩. ⟨hal-03360790⟩
Théo Hennequin-Nespoulous, Manoel Manghi, John Palmeri. Competition between Born solvation, dielectric exclusion, and Coulomb attraction in spherical nanopores. Physical Review E : Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics, 2021, 104 (4), pp.044601. ⟨10.1103/PhysRevE.104.044601⟩. ⟨hal-03350648⟩
Julie Cornet, Nicolas Destainville, Manoel Manghi. Domain formation in bicomponent vesicles induced by composition-curvature coupling. The Journal of Chemical Physics, 2020, 152 (24), pp.244705. ⟨10.1063/5.0006756⟩. ⟨hal-02959873⟩
François Sicard, Nicolas Destainville, Philippe Rousseau, Catherine Tardin, Manoel Manghi. Dynamical control of denaturation bubble nucleation in supercoiled DNA minicircles. Physical Review E , 2020, 101 (1), pp.012403. ⟨10.1103/PhysRevE.101.012403⟩. ⟨hal-02468189⟩
Manoel Manghi, Nicolas Destainville, Annaël Brunet. Statistical physics and mesoscopic modeling to interpret tethered particle motion experiments. Methods, 2019, 169, pp.57 – 68. ⟨10.1016/j.ymeth.2019.07.006⟩. ⟨hal-03488930⟩
Marius Socol, Hubert Ranchon, Bayan Chami, Antony Lesage, Jean-Marc Victor, et al.. Contraction and Tumbling Dynamics of DNA in Shear Flows under Confinement Induced by Transverse Viscoelastic Forces. Macromolecules, 2019, 52 (4), pp.1843-1852. ⟨10.1021/acs.macromol.8b02184⟩. ⟨hal-02076283⟩
Sébastien Guilbaud, Laurence Salomé, Nicolas Destainville, Manoel Manghi, Catherine Tardin. Dependence of DNA Persistence Length on Ionic Strength and Ion Type. Physical Review Letters, 2019, 122 (2), pp.028102. ⟨10.1103/PhysRevLett.122.028102⟩. ⟨hal-02024889⟩
Nicolas Destainville, Manoel Manghi, Julie Cornet. A Rationale for Mesoscopic Domain Formation in Biomembranes. Biomolecules, 2018, 8 (4), pp.104-. ⟨10.3390/biom8040104⟩. ⟨hal-01887526⟩
Manoel Manghi, John Palmeri, Khadija Yazda, François Henn, Vincent Jourdain. Role of charge regulation and flow slip in the ionic conductance of nanopores: An analytical approach. Physical Review E , 2018, 98 (1), pp.012605. ⟨10.1103/PhysRevE.98.012605⟩. ⟨hal-01844602⟩
Bayan Chami, Marius Socol, Manoel Manghi, Aurélien Bancaud. Modeling of DNA transport in viscoelastic electro-hydrodynamic flows for enhanced size separation. Soft Matter, 2018, 14 (24), pp.5069-5079. ⟨10.1039/C8SM00611C⟩. ⟨hal-01915345⟩
Céline Barde, Nicolas Destainville, Manoel Manghi. Energy required to pinch a DNA plectoneme. Physical Review E , 2018, 97 (3), pp.032412. ⟨10.1103/PhysRevE.97.032412⟩. ⟨hal-01774951⟩
Annaël Brunet, Laurence Salomé, Philippe Rousseau, Nicolas Destainville, Manoel Manghi, et al.. How does temperature impact the conformation of single DNA molecules below melting temperature?. Nucleic Acids Research, 2018, 46 (4), pp.2074-2081. ⟨10.1093/nar/gkx1285⟩. ⟨hal-01743602⟩
Raïssa Houmadi, Delphine Guipouy, Javier Rey-Barroso, Zilton Vasconcelos, Julie Cornet, et al.. The Wiskott-Aldrich Syndrome Protein Contributes to the Assembly of the LFA-1 Nanocluster Belt at the Lytic Synapse. Cell Reports, 2018, 22 (4), pp. 979-991. ⟨10.1016/j.celrep.2017.12.088⟩. ⟨hal-01709075⟩
Khadija Yazda, Said Tahir, Thierry Michel, Bastien Loubet, Manoel Manghi, et al.. Voltage-activated transport of ions through single-walled carbon nanotubes. Nanoscale, 2017, 9 (33), pp.11976-11986. ⟨10.1039/c7nr02976d⟩. ⟨hal-01586169⟩
Guillaume Gueguen, Nicolas Destainville, Manoel Manghi. Fluctuation tension and shape transition of vesicles: renormalisation calculations and Monte Carlo simulations. Soft Matter, 2017, 13 (36), pp.6100-6117 ⟨10.1039/C7SM01272A⟩. ⟨hal-01618861⟩
Mareike Berger, Manoel Manghi, Nicolas Destainville. Nanodomains in Biomembranes with Recycling. Journal of Physical Chemistry B, 2016, 120 (40), pp.10588-10602. ⟨10.1021/acs.jpcb.6b07631⟩. ⟨hal-01401489⟩
Bastien Loubet, Manoel Manghi, John Palmeri. A variational approach to the liquid-vapor phase transition for hardcore ions in the bulk and in nanopores.. The Journal of Chemical Physics, 2016, 145 (4), pp.044107. ⟨10.1063/1.4959034⟩. ⟨hal-01360415⟩
Sebastien Balme, Fabien Picaud, Manoel Manghi, John Palmeri, Mikhael Bechelany, et al.. Ionic Transport through Uncharged Nanopores. Biophysical Journal, 2016, 110 (3), pp.655a. ⟨10.1016/j.bpj.2015.11.3504⟩. ⟨hal-01696373⟩
Valeria Cassina, Manoel Manghi, Domenico Salerno, Alessia Tempestini, Veronica Iadarola, et al.. Effects of cytosine methylation on DNA morphology: An atomic force microscopy study. BBA – Biochimica et Biophysica Acta, 2016, 1860 (1), pp.1-7. ⟨10.1016/j.bbagen.2015.10.006⟩. ⟨hal-01254700⟩
Sébastien Balme, Fabien Picaud, Manoel Manghi, John Palmeri, Mikhael Bechelany, et al.. Ionic transport through sub-10 nm diameter hydrophobic high-aspect ratio nanopores: experiment, theory and simulation. Scientific Reports, 2015, 5, pp.10135. ⟨10.1038/srep10135⟩. ⟨hal-01162029⟩
Annaël Brunet, Catherine Tardin, Laurence Salomé, Philippe Rousseau, Nicolas Destainville, et al.. Dependence of DNA Persistence Length on Ionic Strength of Solutions with Monovalent and Divalent Salts: A Joint Theory–Experiment Study. Macromolecules, 2015, 48 (11), pp.3641-3652. ⟨10.1021/acs.macromol.5b00735⟩. ⟨hal-01174944⟩
Annaël Brunet, Sébastien Chevalier, Nicolas Destainville, Manoel Manghi, Philippe Rousseau, et al.. Probing a label-free local bend in DNA by single-molecule Tethered Particle Motion. Nucleic Acids Research, 2015, 43 (11), pp.e72. ⟨10.1093/nar/gkv201⟩. ⟨hal-01174058⟩
François Sicard, Nicolas Destainville, Manoel Manghi. DNA denaturation bubbles: Free-energy landscape and nucleation/closure rates. The Journal of Chemical Physics, 2015, 142 (3), pp.034903. ⟨10.1063/1.4905668⟩. ⟨hal-01136054⟩
Guillaume Gueguen, Nicolas Destainville, Manoel Manghi. Mixed lipid bilayers with locally varying spontaneous curvature and bending. European Physical Journal E: Soft matter and biological physics, 2014, 37 (8), pp.76. ⟨10.1140/epje/i2014-14076-3⟩. ⟨hal-01123758⟩
Lorand Horvath, Titus Beu, Manoel Manghi, John Palmeri. The vapor-liquid interface potential of (multi)polar fluids and its influence on ion solvation. The Journal of Chemical Physics, 2013, 138, pp.154702. ⟨10.1063/1.4799938⟩. ⟨hal-00806295⟩
Anil K. Dasanna, Nicolas Destainville, John Palmeri, Manoel Manghi. Slow closure of denaturation bubbles in DNA: twist matters. Physical Review E : Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics, 2013, 87, pp.052703. ⟨10.1103/PhysRevE.87.052703⟩. ⟨hal-00822680⟩
Manoel Manghi, Nicolas Destainville, John Palmeri. Mesoscopic models for DNA stretching under force: new results and comparison with experiments. European Physical Journal E: Soft matter and biological physics, 2012, 35, pp.110. ⟨10.1140/epje/i2012-12110-2⟩. ⟨hal-00745436⟩
Anil K. Dasanna, Nicolas Destainville, John Palmeri, Manoel Manghi. Strand diffusion-limited closure of denaturation bubbles in DNA. EPL – Europhysics Letters, 2012, 98, pp.38002. ⟨10.1209/0295-5075/98/38002⟩. ⟨hal-00702529⟩
Sahin Buyukdagli, Manoel Manghi, John Palmeri. Ionic exclusion phase transition in neutral and weakly charged cylindrical nanopores. The Journal of Chemical Physics, 2011, 134 (7), pp.074706. ⟨10.1063/1.3526940⟩. ⟨hal-00559647⟩
Sahin Buyukdagli, Manoel Manghi, John Palmeri. Variational approach for electrolyte solutions: from dielectric interfaces to charged nanopores. Physical Review E : Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics, 2010, 81 (4), pp.041601. ⟨10.1103/PhysRevE.81.041601⟩. ⟨hal-00439698⟩
Manoel Manghi, Nicolas Destainville. Statistical mechanics and dynamics of two supported stacked lipid bilayers. Langmuir, 2010, 26 (6), pp.4057-4068. ⟨10.1021/la903504n⟩. ⟨hal-00469060⟩
Catherine Tardin, Manoel Manghi, Julien Baglio, Laurence Salome, Nicolas Destainville. Influence of the Experimental Set-Up on Single Molecule DNA Dynamics When Analyzed by Tethered Particle Motion. Biophysical Journal, 2010, 98 (3, Supplement 1), pp.184a. ⟨10.1016/j.bpj.2009.12.985⟩. ⟨hal-00983532⟩
Manoel Manghi, C. Tardin, J. Baglio, P. Philippe Rousseau, L. Salome, et al.. Probing DNA conformational changes with high temporal resolution by tethered particle motion.. Physical Biology, 2010, 7 ((4)), pp.046003. ⟨10.1088/1478-3975/7/4/046003⟩. ⟨hal-00557866⟩
Manoel Manghi, John Palmeri, Nicolas Destainville. Coupling between denaturation and chain conformations in DNA: stretching, bending, torsion and finite size effects. Journal of Physics: Condensed Matter, 2009, 21 (3), pp.034104. ⟨10.1088/0953-8984/21/3/034104⟩. ⟨hal-00316382⟩
Nicolas Destainville, Manoel Manghi, John Palmeri. Microscopic mechanism for experimentally observed anomalous elasticity of DNA in two dimensions. Biophysical Journal, 2009, 96 (11), pp.4464-4469. ⟨10.1016/j.bpj.2009.03.035⟩. ⟨hal-00417510⟩
John Palmeri, Manoel Manghi, Nicolas Destainville. Thermal denaturation of fluctuating finite DNA chains: the role of bending rigidity in bubble nucleation. Physical Review E : Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics, 2008, 77 (1), pp.011913. ⟨10.1103/PhysRevE.77.011913⟩. ⟨hal-00173154⟩
Manoel Manghi, Miguel Aubouy. Adsorption of polyelectrolytes from semi-dilute solutions on an oppositely charged surface. Physical Chemistry Chemical Physics, 2008, 10, pp.1697. ⟨10.1039/b716014c⟩. ⟨hal-00316403⟩
John Palmeri, Manoel Manghi, Nicolas Destainville. Thermal Denaturation of Fluctuating DNA Driven by Bending Entropy. Physical Review Letters, 2007, 99, pp.088103. ⟨10.1103/PhysRevLett.99.088103⟩. ⟨hal-00123812⟩
Manoel Manghi, Xaver Schlagberger, Yong-Woon Kim, Roland R. Netz. Hydrodynamic effects in driven soft matter. Soft Matter, 2006, 2, pp.653-668. ⟨10.1039/b516777a⟩. ⟨hal-00123837⟩
Manoel Manghi, Xaver Schlagberger, Roland R. Netz. Propulsion with a Rotating Elastic Nanorod. Physical Review Letters, 2006, 96, pp.068101. ⟨10.1103/PhysRevLett.96.068101⟩. ⟨hal-00123818⟩
David S. Dean, Manoel Manghi. Fluctuation induced interactions between domains in membranes. Physical Review E : Statistical, Nonlinear, and Soft Matter Physics, 2006, 74, pp.021916. ⟨10.1103/PhysRevE.74.021916⟩. ⟨hal-00123839⟩
Manoel Manghi, Roland R. Netz. Variational theory for a single polyelectrolyte chain revisited. European Physical Journal E: Soft matter and biological physics, 2004, 14, pp.67-77. ⟨10.1140/epje/i2004-10007-3⟩. ⟨hal-00123826⟩
Manoel Manghi, Miguel Aubouy. Validity of the scaling functional approach for polymer interfaces as a variational theory. Physical Review E , 2003, 68 (4), pp.041802. ⟨10.1103/PhysRevE.68.041802⟩. ⟨hal-00123855⟩
Manoel Manghi, Miguel Aubouy. Mobile polymer connectors. European Physical Journal E: Soft matter and biological physics, 2003, 11, pp.243-254. ⟨10.1140/epje/i2003-10017-7⟩. ⟨hal-00123867⟩
Manoel Manghi, Miguel Aubouy. Interplay of entropic and enthalpic contributions to the surface tension of polymer melts. Advances in Colloid and Interface Science, 2001, 94 (1-3), pp.21-31. ⟨10.1016/S0001-8686(01)00052-5⟩. ⟨hal-04709613⟩
Manoel Manghi, Miguel Aubouy, Cyprien Gay, Christian Ligoure. Inwardly curved polymer brushes : Concave is not like Convex. European Physical Journal E: Soft matter and biological physics, 2001, 5, pp.519-530. ⟨10.1007/s101890170035⟩. ⟨hal-00123861⟩
Manoel Manghi, Miguel Aubouy. Tensioactive properties of semidilute polymer solutions. Macromolecules, 2000, 33, pp.5721-5729. ⟨10.1021/ma000099u⟩. ⟨hal-00123908⟩
Miguel Aubouy, Manoel Manghi, Elie Raphaël. Interfacial properties of polymeric liquids. Physical Review Letters, 2000, 21, pp.4858-4861. ⟨10.1103/PhysRevLett.84.4858⟩. ⟨hal-00123903⟩
Communications dans un congrès17 document
Théo Hennequin-Nespoulous, Manoel Manghi, John Palmeri. Ionic transport through metallic and semiconducting carbon nanotubes. 17ème Journées de la Matière Condensée (JMC) 2021, La Société Française de Physique (SFP), Aug 2021, Rennes, France. ⟨hal-04901870⟩
Manoel Manghi, Théo Hennequin-Nespoulous, John Palmeri. Transport of ions through hydrophobic nanopores. 11th LIQUID MATTER CONFERENCE 2020/2021, Czech Academy of Sciences and J. E. Purkinje University under the auspicies of the European Physical Society, Jul 2021, Prague (CZ), Czech Republic. ⟨hal-04901962⟩
François Henn, Guillaume Herlem, Vincent Jourdain, Amine Kribeche, Bastien Loubet, et al.. Ions and water transport through µm-long single-walled carbon Nanotubes. Frontier in ion channel and nanopores: theory, experiments & simulation, Alberto Giacomello (Sapienza University of Rome); Carlo Guardiani (Sapienza University of Rome); Antonio Tinti (Sapienza University of Rome), Feb 2021, Rome, Italy. ⟨hal-04895055⟩
Julie Cornet, Matthieu Chavent, Manoel Manghi, Nicolas Destainville. Monte Carlo and Molecular Dynamics Simulations to Explain Biomembrane Meso-Patterning by a Composition-Curvature Coupling Mechanism. 64th Annual Meeting of the Biophysical Society, Jan 2020, SanDiego (CA), United States. pp.186a, ⟨10.1016/j.bpj.2019.11.1133⟩. ⟨hal-02537855⟩
Manoel Manghi, John Palmeri, Bastien Loubet. Influence of chemical and geometrical modifications on nanopore conductivity. PHYSICS OF MEMBRANE PROCESSES (PMP2018), Sep 2018, Bologna, Italy. ⟨hal-01947454⟩
Francois Henn, Khadija Yazda, Said Tahir, Thierry Michel, Bastien Loubet, et al.. Electrolyte transport through single−walled carbon nanotubes. JOURNÉES DE LA MATIÈRE CONDENSÉE 2018 (JMC2018), Aug 2018, Grenoble, France. ⟨hal-01947964⟩
Manoel Manghi, John Palmeri, Bastien Loubet. Theoretical insights of electrolyte transport in nanopores. JOURNÉES DE LA MATIÈRE CONDENSÉE 2018 (JMC2018), Aug 2018, Grenoble, France. ⟨hal-01947449⟩
Khadija Yazda, Said Tahir, Thierry Michel, Bastien Loubet, Manoel Manghi, et al.. Transport of ions in solution through single-walled carbon nanotubes. Chemontubes 2018, Apr 2018, Biarritz, France. ⟨hal-01910272⟩
Manoel Manghi, Bastien Loubet, John Palmeri. Theory and experiments on ionic transport through hydrophobic nanopores. STRONGLY COUPLED COULOMB SYSTEMS (SCCS) 2017, Jul 2017, Kiel, Germany. ⟨hal-01947438⟩
Khadija Yazda, Said Tahir, Thierry Michel, Bastien Loubet, Manoel Manghi, et al.. Voltage-activated ionic transport through single-walled carbon nanotubes. NT17, Jul 2017, Belo Horizonte, Brazil. ⟨hal-01910269⟩
Manoel Manghi, Bastien Loubet, John Palmeri. Modeling dielectric exclusion effects in ionic transport through hydrophobic nanopores. Modeling Symposium, Membranes in Drinking and Industrial Water Production (MDIW2017)), Feb 2017, Leeuwarden, Netherlands. ⟨hal-01947285⟩
Khadija Yazda, Thierry Michel, Said Tahir, Fabien Picaud, Bastien Loubet, et al.. Voltage-Activated Ion Transport through Single-Walled Carbon Nanotubes. MRS Fall Meeting, Nov 2016, Boston, United States. ⟨hal-01910265⟩
Manoel Manghi, Bastien Loubet, John Palmeri, Fabien Picaud, Sebastien Balme. Ionic transport through hydrophobic nanopores: theory and experiments. Stat Phys 26, Jul 2016, Lyon, France. ⟨hal-01947940⟩
John Palmeri, Manoel Manghi. Théorie du transport ionique en milieux nanoporeux chargé. MATÉRIAUX 2014, Nov 2014, Montpellier, France. ⟨hal-01947933⟩
John Palmeri, Manoel Manghi. Polarizable ion and colloid distributions near dielectric interfaces: A unified treatment of thermal and quantum dispersion (van der Waals) forces. 88th ACS Colloids and Surface Science Symposium, Jun 2014, Philadelphia, United States. ⟨hal-01947921⟩
Anil K. Dasanna, Manoel Manghi, Nicolas Destainville, John Palmeri. Closure of DNA denaturation bubbles coupled to chain elasticity. 9th EBSA European Biophysics Congress, Jul 2013, Lisbon, Portugal. pp.S200-S200. ⟨hal-00984415⟩
Manoel Manghi, John Palmeri, Nicolas Destainville. DNA bubbles and bending: how conformational fluctuations modify base pairing. 8th EBSA European Biophysics Congress, August 23rd-27th 2011, Budapest, Hungary, Aug 2011, Budapest, Hungary. pp.111. ⟨hal-00983559⟩
Poster de conférence5 document
Vincent Jourdain, Khadija Yazda, Saïd Tahir, Thierry Michel, Bastien Loubet, et al.. Ohmic and voltage-actived transport of ions through single-walled carbon nanotubes. NT19: International Conference on the Science and Application of Nanotubes and Low-Dimensional Materials, Jul 2019, Würzburg, Germany. . ⟨hal-04894925⟩
Khadija Yazda, Said Tahir, Thierry Michel, Jean-Baptiste Thibaud, Bastien Loubet, et al.. Transport of ions and molecules inside carbon nanotubes : towards the detection of individual biomolecule. 5ème Journées Scientifiques du LabEx NUMEV, Oct 2016, Montpellier, France. ⟨hal-01950212⟩
Sebastien Balme, Fabien Picaud, Manoel Manghi, John Palmeri, Mikhael Bechelany, et al.. Ionic transport through high aspect-ratio sub-10 nm diameter hydrophobic nanopores. Selective transport through nanopores: physics meets biology, Mar 2015, Lenzerheide, Switzerland. ⟨hal-01948445⟩
Manoel Manghi, Anil K. Dasanna, Nicolas Destainville, John Palmeri. Closure dynamics of DNA denaturation bubbles governed by torsional elasticity. Liquids 2014 (9th Liquid Matter Conference), Jul 2014, Lisbon, Portugal. ⟨hal-01948377⟩
Manoel Manghi, Anil K. Dasanna, Nicolas Destainville, John Palmeri. DNA twist and bending govern the denaturation bubble slow dynamics. Soft Matter 2013, Sep 2013, Rome, Italy. ⟨hal-01948354⟩
Thèses1 document
Manoel Manghi. Contributions théoriques à l’étude des polymères aux interfaces. Analyse de données, Statistiques et Probabilités [physics.data-an]. Université Joseph-Fourier – Grenoble I, 2002. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00002111⟩
2010 Habilitation à Diriger des Recherches, Physique statistique d’objets biologiques et des électrolytes aux interfaces, LPT, Univ. P. Sabatier, Toulouse.
depuis 02/2005 Maître de Conférences, LPT, Université Toulouse III -Paul Sabatier
09/2004-01/2005 Contrat postdoctoral CNRS Laboratoire de Physique Théorique et Astroparticules, Montpellier
2002-2004 Contrat postdoctoral dans le groupe du Pr. R.R. Netz, Ludwig Maximilian University, Munich. Bourse de recherche de la fondation allemande Alexander von Humboldt
1999-2002 Thèse de doctorat en physique théorique,Contributions théoriques à l’étude des polymères aux interfaces, Laboratoire Structures et Propriétés des Architectures Macromoléculaires, Université J. Fourier, Grenoble.
1995-1999 Elève de l’École Normale Supérieure de Lyon
1998 Agrégé de sciences physiques, option physique.
Enseignement
Responsable du Master 1 PFA-PMV (Physique Fondamentale et Applications – Parcours Physique et Mécanique du Vivant)
Ce Master a pour but de former des étudiants de haut niveau en biophysique, physico-chimie, matière molle, physique de l’imagerie, physique des comportements sociétaux afin qu’ils soient en mesure d’appréhender des problèmes de biologie avec les outils de la physique. Ceux-ci sont maintenant très utilisés en sciences du vivant à la fois pour observer et étudier le vivant (microscopie, analyses de données, suivi de trajectoires…) mais aussi pour modéliser et comprendre les mécanismes physiques à l’origine des phénomènes biologiques. Le Master PFA-PMV aborde les différentes échelles du vivant, de l’échelle moléculaire (ADN, membranes…) à l’échelle des populations (fourmis, poissons, humains…) en passant par l’échelle cellulaire (bactéries…) et des tissus biologiques (épithelium, sang…).
Le Master 1 se poursuit ensuite en Master 2 Physique pour le Vivant.
Pour plus d’informations voir le site dédié à l’adresse web page
Responsable du module du M2 Physique Fondamentale (PFIQMC), Phénomènes critiques et transitions de phases (Cours-TD)
Enseignant dans le module du M2 Physique et Mécanique du Vivant Biopolymères, biomembranes et physique de la particule unique (Cours et TD avec N. Destainville)
Responsable des modules du M1 PMV, Biophysique 1 et Biophysique 2 (Cours et TD avec N. Destainville)
Responsable du module du M1 Physique Fondamentale (PFIQMC) et M1 PMV, Matière molle (Cours et TD avec E. Dantras)
Responsable du module de Physique Statistique (Licence Flexible 3ème année) de l’UT3.
Cours magistral.
Responsable du module BioMIP 8 Physique (Licence 3 BioMIP) de l’UT3.
Cours-TD.
Enseignant (Projets numériques) aux M1 PMV, PFIQMC et Agreg
Enseignant (Outils mathématiques 1) aux L1 Licence Spéciale Physique (cours-TD)
En tant que Coordinateur
GENDYN, Projet de recherche de la COMUE université de Toulouse TIRIS, appel d’offres Scaling Up (2024-2028), 312k€, Elucidating chromosome dynamics in vivo by trajectory analyses and Brownian dynamics, Equipes impliquées : LPT, CBI-MCD
MobiGen Allocation Doctorale Interdisciplinaire Uninversité de Toulouse-Région Occitanie (2022) Dynamique du génome (avec Kerstin Bystricky)
StatPhysChrom, Projet de recherche du Labex NanoX, appel d’offres Emergence (2021-2024), 25k€, Le nucléoïde bactérien : des modèles de physique statistique au chromosome procaryote synthétique, Equipes impliquées : LPT, IPBS, LMGM, LIPhy (Grenoble)
Défi CNRS interdisciplinaire INFINITI (2018), 5k€, Membranes lipidiques : Connexion entre les simulations numériques à l’échelle du lipide et les modèles théoriques continus des vésicules fluctuantes
En tant que responsable partenaire ou participant
ANR IONESCO (2019-2022), Couplage entre transports ionique et électronique dans les nanotubes de carbone mono-feuillets Coordinateur : François Henn (Laboratoire Charles Coulomb L2C, Montpellier)
ANR TRANSION (2013-2017), TRANSport IONique au sein de canaux-ioniques biologiques confinés dans des nanopores : approche expérimentale et théorique Coordinateur : François Henn (Laboratoire Charles Coulomb L2C, Montpellier)
ANR TPM-on-a-chip (2012-2015), TPM-on-a-chip : Analyse à haut-débit de changements conformationnels de l’ADN par Tethered Particle Motion sur puce à molécules uniques, Coordinatrice : Laurence Salomé (Institut de Pharmacologie et Biologie Structurale, Toulouse)
ANR SIMONANONEM (2007-2011), Simulation and Modeling of the transport across Polymeric Nanoporous Membranes prepared by self-assembly of block copolymers Coordinateur : John Palmeri (LPT)
Influence de la force ionique sur la longueur de persistance de l’ADN double-brin pour les ions métalliques monovalents (Li+, Na+, K+, symboles rouges) et bivalents (Mg2+, Ca2+, Pu2+, symboles bleus), ajustée par des courbes issues de théories récentes prenant en compte les effets électrostatiques non linéaires et le diamètre fini de l’ADN.
La rigidité de l’ADN double-brin joue un rôle majeur dans la structuration du chromosome et donc dans l’expression des gènes, ainsi que dans les nanotechnologies où l’ADN est utilisé comme élément de construction. Mais comment cette rigidité est-elle influencée par la présence de différents types d’ions ? Dans ce travail, des équipes de l’IPBS et du LPT de Toulouse ont répondu à la fois expérimentalement et théoriquement à cette question.
Grâce à la parallélisation massive de la technique de Tethered Particle Motion (TPM), ils ont mesuré la dépendance de la longueur de persistance, qui reflète la rigidité de l’ADN, sur une large gamme d’ions et de concentrations de sels. Ils ont mis en évidence une décroissance unique pour les ions métalliques monovalents ou divalents, décrite par des théories récentes, qui prennent en compte les effets électrostatiques non linéaires ainsi que le diamètre fini de l’ADN. Cette étude permettra ainsi de prédire les changements de conformation des structures complexes formées par l’ADN tant in vitro qu’in vivo.
Référence: S. Guilbaud, L. Salomé, N. Destainville, M. Manghi, and C. Tardin, Dependence of DNA Persistence Length on Ionic Strength and Ion Type. Physical Review Letters, 122, 028102 (2019).
Un de nos articles [24] qui discute de l’étirement de l’ADN par une force appliquée a été mis en avant dans epj.org.
Pourquoi la fermeture d’une bulle de dénaturation dans l’ADN est-elle si longue ?
A.K. Dasanna, N. Destainville, J. Palmeri et M. Manghi du LPT ont étudié théoriquement le mécanisme de fermeture des bulles de dénaturation de l’ADN et ont montré que la courbure des chaînes et la diffusion des brins sont à l’origine des longs temps de fermeture mesurés expérimentalement.
Au cours de la transcription de l’ADN, des bulles de dénaturation (segments d’ADN où des paires de bases sont ouvertes) sont nucléées dans l’ADN et une question importante concerne le temps de fermeture de ces « bulles » d’ADN. Des expériences ont permis de mesurer des temps de fermeture étonnamment longs, de l’ordre de 20 à 100 microsecondes, pour de petites bulles d’une longueur d’environ 20 paires de bases.
En utilisant des simulations de dynamique brownienne et des arguments analytiques, il a été montré que la fermeture d’une bulle pré-équilibrée (a) se produit en deux étapes. La première étape consiste en une fermeture rapide de la bulle initiale jusqu’à ce qu’un état de bulle métastable d’une longueur d’environ 10 paires de bases soit atteint (b). La force motrice de cette cinétique rapide est le gain énergétique dans la fermeture des paires de bases, qui devient interdit à un moment donné par la grande courbure stockée dans la bulle. La fermeture de cet état métastable est alors contrôlée par la diffusion rotationnelle des deux bras rigides (c). Pour les ADN réels, le temps de fermeture est égal à N^2.4 pour des longueurs d’ADN N comprises entre 20 et 100.
Référence: A.K. Dasanna, N. Destainville, J. Palmeri and M. Manghi, Strand diffusion-limited closure of denaturation bubbles in DNA, Europhysics Letters 98, 38002 (2012)
Pourquoi l’ADN est-il « plié » lorsqu’il est adsorbé sur un surface ?
La microscopie à force atomique (AFM) est largement utilisée pour observer l’ADN double-brin adsorbé sur des surfaces. Dans des expériences menées par Wiggins et al., des « anomalies » ont été détectées dans la distribution des angles de courbure le long de l’ADN (qui mesure sa flexibilité) : une surabondance de grands angles a été trouvée, qui n’est pas prédite par le modèle statistique traditionnel de l’ADN, le modèle de ver (voir figure). N. Destainville, M. Manghi et J. Palmeri du LPT ont expliqué ces anomalies par la présence de petites bulles de dénaturation (ou kinks) facilitées par la présence du substrat qui modifie les interactions entre les paires de bases de l’ADN. Ils prédisent que ces anomalies existent en 3D mais qu’elles sont trop faibles pour être détectées et qu’elles réconcilient la discordance apparente entre les propriétés élastiques observées en 2D et en 3D. Par conséquent, les conclusions sur les propriétés 3D de l’ADN (et des protéines et enzymes qui l’accompagnent) ne découlent pas directement des expériences 2D réalisées par AFM.
Figure : Cliché d’un ADN observé par AFM (Wiggins et al.). La distribution expérimentale des angles de courbure (symboles) est représentée pour trois valeurs différentes de la distance le long de la chaîne. Elle montre un écart par rapport au modèle de ver (parabole) pour les grands angles, ce qui est bien rendu compte par la théorie (ligne continue). Un schéma de l’ADN adsorbé sur une surface de mica chargée en 2D et séché à l’air est présenté, soulignant la modification importante des états des paires de bases de l’ADN induite par la configuration expérimentale par rapport à l’ADN en solution.
Référence : N. Destainville, M. Manghi et J. Palmeri, Microscopic mechanism for experimentally observed anomalous elasticity of DNA in 2D, Biophysical Journal 96, 4464 (2009). abstractarxiv0903.1826
Bulles de dénaturation dans l’ADN et courbure : comment les fluctuations des conformations de l’ADN modifie sa dénaturation thermique
La dénaturation de l’ADN est un processus physique au cours duquel la double hélice peut s’ouvrir localement grâce à des fluctuations thermiques. L’ouverture de paires de bases successives crée une bulle de dénaturation. À l’intérieur d’une bulle, les deux brins simples fluctuants ont une rigidité de flexion 50 fois plus faible que celle de l’hélice non ouverte. Il s’ensuit qu’à une température donnée, l’ADN peut explorer un nombre beaucoup plus important de configurations géométriques lorsqu’il est à l’état de bulle et donc augmenter son entropie conformationnelle. De cette manière, il peut également présenter une courbure locale plus importante, par exemple lorsqu’il est enroulé autour d’un histone. La géométrie externe de l’ADN influencera à son tour le processus de création de bulles. Cette influence mutuelle conduit naturellement à un modèle théorique couplant les états internes locaux de l’ADN (paires de bases ouvertes ou fermées) et la courbure locale de l’ADN.
Fraction de paires de bases ouvertes en fonction de la température pour un ADN synthétique simple, composé de 1815 paires de bases [un brin est constitué d’un type de base, l’adénine (A), et l’autre, la thymine (T)]. Les symboles correspondent à des données expérimentales et la courbe théorique est ajustée avec seulement deux paramètres. Les configurations typiques de l’ADN double-brin sont schématisées pour différentes températures, montrant les différentes « étapes » de sa dénaturation. Près de la température de dénaturation, pour laquelle la fraction est égale à 1/2, une configuration avec une bulle de dénaturation au du centre de l’ADN est schématisée.Nous avons formulé un tel modèle d’ADN couplé et l’avons résolu exactement en utilisant les outils de la physique statistique. Ce couplage interne-externe, qui n’était pas pris en compte auparavant dans la modélisation physique de l’ADN, permet d’aborder et de répondre à toute une série de questions encore ouvertes dans ce domaine. Par exemple, il permet de calculer, en fonction de paramètres microscopiques, la température de dénaturation au-delà de laquelle le double-brin tend vers un état complètement ouvert. Cette température avait été introduite à la main dans la plupart des modèles statistiques antérieurs de dénaturation de l’ADN afin d’analyser les résultats expérimentaux. Notre modèle couplé peut également être utilisé pour calculer la taille typique de l’ADN, ou rayon de giration, en fonction de la température (qu’il soit rigide ou en pelote) et tenir compte des effets de taille finie qui restent importants, même pour des ADN aussi longs que plusieurs milliers de paires de bases. La compréhension de la physique de l’ADN, et plus particulièrement des bulles de dénaturation, est un défi important pour la biologie, car un grand nombre de mécanismes biologiques, comme la compaction, la réplication, la transcription et la fixation des protéines, en dépendent intimement.
Référence : J. Palmeri, M. Manghi, and N. Destainville, Thermal Denaturation of Fluctuating DNA Driven by Bending Entropy, Physical Review Letters 99, 088103 (2007).
Comment reproduire la propulsion de bactéries par biomimétisme ?
En couplant les propriétés élastiques d’un nano-filament semi-flexible rotatif et les interactions hydrodynamiques, à l’origine de la propulsion dans les écoulements de Stokes, la propulsion bactérienne peut être reproduite de manière biomimétique. Ces travaux mettent en lumière le rôle majeur joué par l’élasticité dans le mouvement flagellaire de bactéries comme E. coli.
Les flagelles bactériens sont des polymères rigides hélicoïdaux mis en mouvement à leur base par un moteur rotatif. En utilisant des simulations de dynamique brownienne avec des interactions hydrodynamiques complètes qui prennent en compte la diffusion de la quantité de mouvement dans l’écoulement de Stokes, il a été montré qu’un simple nano-filament élastique rigide mis en rotation subit, à un couple critique, une bifurcation de forme fortement discontinue vers un état hélicoïdal. Il produit ainsi une poussée substantielle vers l’avant, quel que soit son sens de rotation. Par conséquent, dans un contexte biomimétique, il rend inutile l’utilisation d’un polymère hélicoïdal, les polymères rigides droits étant beaucoup plus simples et abondants. Enfin, ces effets élastiques pourraient expliquer certaines observations faites sur E. coli, telles que les transformations polymorphes de leurs flagelles.
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Mes recherches portent sur des questions qui se situent à la frontière de la physique de la matière molle et de la biophysique. Les techniques utilisées sont variées et vont des approches analytiques utilisant la théorie statistique des champs, les approches variationnelles gaussiennes, les matrices de transfert, les lois d’échelles, les équations hydrodynamiques (avec ou sans bruit) aux simulations numériques de dynamique Brownienne ou Monte Carlo [les numéros se rapportent aux publications].
domaines lipidiques et/ou protéiques à l’échelle de la cellule [48, 55]
Anil Kumar Dasanna (2010-2013) 
En couplant les propriétés élastiques d’un nano-filament semi-flexible rotatif et les interactions hydrodynamiques, à l’origine de la propulsion dans les écoulements de Stokes, la propulsion bactérienne peut être reproduite de manière biomimétique. Ces travaux mettent en lumière le rôle majeur joué par l’élasticité dans le mouvement flagellaire de bactéries comme E. coli.
