Depuis plus de 30 ans, l’UNamur, via son Laboratoire de Chimie des Matériaux Inorganiques (CMI) dirigé par le Professeur Bao-Lian Su, excelle en recherche fondamentale de solutions catalytiques capables de « nettoyer » l’air et l’eau. En 2014, STÛV s’est rapprochée de cette expertise pour concevoir un système d’épuration des fumées des poêles à bois, durable et peu coûteux, afin d’anticiper le durcissement des normes européennes.

De cette rencontre est né le projet de recherche appliquée R-PUR, financé par la Région wallonne et l’Union européenne dans le cadre du programme Beware, porté par Tarek Barakat (UNamur – CMI). Entre 2014 et 2017, un filtre catalytique innovant a ainsi été développé au sein du laboratoire, en collaboration étroite avec STÛV.

De 2018 à 2024, les technologies brevetées par STÛV et l’UNamur et les équipements de mesures des polluants ont été progressivement transférés vers STÛV, en même temps que des financements Win4Spin-off et Proof of Concept ont permis d’accroître les maturités technologiques et commerciales pour répondre aux besoins du marché. Ces étapes ont mené à poser les bases d’une nouvelle Business Unit chez STÛV, avec l’engagement de Tarek Barakat comme Project Manager et à lever des investissements pour produire les filtres catalytiques.

La collaboration UNamur-STÛV se poursuit aujourd’hui avec le projet Win4Doc (doctorat en entreprise) DeCOVskite, mené par le doctorant Louis Garin (UNamur – CMI) et encadré par Tarek Barakat. Objectifs :

• Développer une deuxième génération de catalyseurs pour réduire complètement les émissions de particules fines.
• Limiter l’usage de métaux précieux.
• Pérenniser la combustion de biomasse et faire de STÛV le leader mondial du poêle zéro émission.

Cette collaboration a permis :

• L’acquisition et le transfert de savoir-faire et d’équipements entre l’UNamur et STÛV pour valider les résultats en conditions industrielles.
• L’organisation de workshops multidisciplinaires, comme celui du 14 octobre, favorisant le partage d’expertises autour de la combustion de biomasse et du développement durable.

Fin octobre, des membres de l’UNamur et de STÛV se sont réunis pour participer à un workshop organisé par l’Administration de la recherche de l’UNamur et STÛV. Objectif ? Valoriser les bénéfices de la recherche collaborative entre entreprise et université autour des sujets touchant tant l’énergie, l’environnement, la rentabilité, l’éthique que la réglementation dans une logique de développement durable. Les deux partenaires y ont évoqué leur collaboration, leurs expertises et leurs perspectives de développement. 

Il en est des découvertes scientifiques comme des belles histoires : elles commencent souvent par une rencontre. Il y a près de 20 ans, le professeur Stéphane Vincent, du Laboratoire de Chimie Bio-Organique de l'UNamur, alors jeune chimiste spécialiste des sucres, est en quête de nouveauté. À la faveur d'un post-doctorat à Strasbourg, en France, dans le laboratoire de Jean-Marie Lehn, prix Nobel de chimie en 1987 et spécialiste de la chimie supramoléculaire, il se lie d'amitié avec un autre post-doctorant : le Roumain Mihail Barboiu, aujourd'hui chercheur au CNRS à Montpellier.

Peu avant la pandémie de Covid-19, lors d'un congrès scientifique, Mihail Barboiu montre à Stéphane Vincent le résultat de ses expériences.  « Il utilisait les DCF comme une sorte de transporteur, pour apporter des gènes (fragments d’ADN ou d’ARN) dans une cellule », se souvient le chimiste. « J'ai alors compris que les DCF étaient des molécules chargées positivement et qu'elles s'adaptaient facilement à l'ADN qui, lui, est chargé négativement. Cela m'a donné l'idée de les utiliser contre des bactéries, à la manière de certains antibiotiques, eux aussi chargés positivement. »

Les deux chercheurs établissent alors un premier projet de recherche, avec une thèse financée en cotutelle par l'UNamur, qui aboutit en 2021 à la publication des premiers résultats montrant l'activité antibactérienne des DCF.  « À l'époque, je travaillais déjà sur des approches antibactériennes, notamment contre Pseudomonas aeruginosa, un pathogène important qui forme des biofilms », précise Stéphane Vincent.

Pour lutter contre les antiseptiques et les antibiotiques, les bactéries procèdent de plusieurs manières. En plus de développer des mécanismes pour bloquer le fonctionnement des antibiotiques, elles sont capables de s'agréger ou de s'arrimer à une surface, par exemple celle d'un implant médical et de s'y recouvrir d'un enchevêtrement complexe de toutes sortes de molécules. Ce dernier, que l'on nomme biofilm, protège les bactéries des agressions extérieures. Ces biofilms sont un problème de santé publique majeur, car ils permettent aux bactéries de survivre même aux antibiotiques les plus puissants et sont notamment à l'origine de maladies nosocomiales, des infections contractées au cours d’un séjour dans un établissement de soins. 

 « Nous avons montré que certains DCF étaient à la fois capables d'inhiber la production de biofilms, mais aussi de les affaiblir, exposant ainsi les bactéries à leur environnement », résume Stéphane Vincent.

Fort de ces résultats et grâce au C2W, un programme européen « très compétitif » qui finance des post-doctorats, Stéphane Vincent invite Dmytro Strilets, un chimiste ukrainien qui vient de terminer sa thèse sous la direction de Mihail Barboiu, à travailler dans son laboratoire sur les DCF. Ce projet, dénommé TADAM et mené en collaboration avec les chercheurs Tom Coenye de l'UGent et Charles Van der Henst de la VUB, se penche alors sur le potentiel antibactérien et antibiofilm des DCF contre Acinetobacter baumannii, une bactérie qui fait partie, tout comme Pseudomonas aeruginosa, de la liste des pathogènes les plus préoccupants définie par l'Organisation Mondiale de la Santé (OMS). 

Le projet TADAM repose sur un assemblage ingénieux : les DCF sont associés à des molécules particulières, les pillararènes. Ces derniers forment une sorte de cage autour d'une molécule antibiotique éprouvée, la lévofloxacine et améliore ainsi sa biodisponibilité et sa stabilité. Les DCF ont alors comme rôle d'inhiber et de désagréger le biofilm, pour permettre aux pillararènes de délivrer leur antibiotique directement aux bactéries ainsi exposées.

Les résultats obtenus par l'équipe de Stéphane Vincent sont spectaculaires : l'assemblage DCF-pillararène-antibiotique a une efficacité jusqu'à quatre fois supérieure à celle de l'antibiotique utilisé seul ! Constatant qu'il n'existe encore que peu de travaux menés sur l'effet antibiotique de ces nouvelles molécules, les chercheurs décident alors de protéger leur invention par un dépôt de brevet conjoint, avant d'aller plus loin.

Car tout reste encore à faire. D'abord, parce que malgré des résultats plus que probants, le fonctionnement de l'assemblage reste encore obscur.  « Toute l'étude du mécanisme d'action doit encore se faire », indique Stéphane Vincent. « Comment s'agence l'antibiotique dans la cage de pillararène ? Pourquoi les DCF ont-ils une activité antibiofilm ? Comment s'agencent les DCF et les pillararènes ? Toutes ces questions sont importantes, non seulement pour comprendre nos résultats, mais aussi pour éventuellement développer de nouvelles générations de molécules. »

Et sur ce point, Stéphane Vincent veut se montrer particulièrement prudent.  « On rêve tous, évidemment, d’une molécule universelle qui va fonctionner sur tous les pathogènes, mais il faut faire preuve d'humilité », tempère-t-il. « Je travaille avec des biologistes depuis de nombreuses années et je sais que la réalité biologique est infiniment plus complexe que nos conditions de laboratoire. Mais c'est bien parce que nos résultats sont très encourageants que nous devons persévérer dans cette voie. »

Le chimiste a d'ailleurs déjà plusieurs pistes : « Nous allons tester les molécules sur des bactéries "circulantes" en suspension dans un liquide, qui se comportent de manière très différente. Et puis nous allons également travailler sur des isolats cliniques de bactéries pathogènes, afin de nous approcher un peu plus des conditions réelles dans lesquelles ces biofilms se forment. » 

Dmytro Strilets vient de recevoir un mandat de Chargé de recherche du FNRS afin de développer des DCF de deuxième génération et étudier leur mode d’action. Le projet TADAM a reçu un financement de l'Université de Namur et du programme de recherche et d'innovation Horizon 2020 de l'Union européenne dans le cadre de la convention de subvention Marie Skłodowska-Curie n°101034383. 

Vos recherches vont de la chimie fondamentale à la chimie appliquée. Pouvez-vous nous expliquer ce que vous faites ?

J'ai une formation en chimie fondamentale et en physique, c'est-à-dire l'étude des principes de base qui régissent la matière, les atomes et les molécules aux liaisons chimiques qui les relient. Pendant mon doctorat, je me suis concentrée sur le développement de concepts théoriques et leur conversion en codes informatiques, ce qui exigeait beaucoup de mathématiques, de rigueur et une méthodologie minutieuse.

J'ai toujours été fascinée par la chimie physique et théorique. La chimie synthétique en laboratoire peut parfois être comparée à la cuisine : vous suivez une recette et observez les résultats. Mon mari est chimiste organique et également le cuisinier de notre famille ; il me dit toujours d'aller jouer du piano pendant qu'il est dans la cuisine ! Je n'ai pas le droit de m'en approcher. 😊

Ce qui me fascine vraiment, c'est de comprendre non pas uniquement comment les choses fonctionnent mais aussi pourquoi elles fonctionnent de la sorte.  Mon groupe de recherche réalise des simulations informatiques qui permettent d'étudier les mécanismes de réaction au niveau moléculaire. Ces simulations nous aident à expliquer les observations expérimentales, à faire des prédictions quantitatives et même à concevoir de nouveaux systèmes moléculaires et matériaux qui peuvent ensuite être testés et affinés en laboratoire.

Actuellement, une grande partie de mes recherches porte sur les structures métallo-organiques, ou MOF, des matériaux composés d'ions/clusters métalliques reliés par des molécules organiques. Les MOF sont passionnants en raison de leur surface spécifique énorme et de leurs structures poreuses hautement modulables, qui les rendent idéaux pour un large éventail d'applications. Nous nous intéressons particulièrement à l'utilisation des MOF pour relever les défis du changement climatique, par exemple en capturant le dioxyde de carbone, en stockant l'hydrogène et en purifiant l'eau. Au-delà de cela, les MOF sont également étudiés pour la catalyse, l'administration de médicaments et même comme capteurs pour détecter les polluants et les biomolécules.

Vous êtes un leader scientifique dans le domaine de la chimie computationnelle. Comment avez-vous choisi cette voie ?

J'ai grandi en Italie, dans un environnement très favorable. Ma mère était professeure de mathématiques et mon père ingénieur, j'ai donc été entourée de chiffres, de logique et de curiosité dès mon plus jeune âge. J'ai toujours été attirée par les mathématiques, la physique et la chimie, et mes parents m'ont encouragée à être ambitieuse et à viser l'excellence dans tout ce que je faisais. Leur soutien et leur confiance en moi m'ont donné l'assurance nécessaire pour suivre ma curiosité là où elle me mène.

Au cours de vos études, avez-vous rencontré des difficultés liées au fait que vous êtes une femme ?

Bien sûr. À l'époque, la société était encore très stéréotypée et pleine de préjugés. Mon grand-père, qui admirait ma détermination, disait souvent que je deviendrais proviseure d'un lycée, ce qui était déjà considéré comme un exploit pour une femme à l'époque !  Mes professeurs étaient gentils et encourageants, mais quand ils ont vu mes résultats scolaires, ils ont supposé que je deviendrais enseignante dans un lycée, ce qui était considéré comme le poste le plus élevé que l'on pouvait imaginer pour une femme dans le domaine scientifique. Personne n'aurait dit « astronaute » ou « PDG d'une grande entreprise » : ces rôles étaient considérés comme réservés aux hommes. Les choses se sont passées différemment. Lorsque j'ai obtenu mon doctorat, mes parents étaient fiers de moi, même s'ils ne s'attendaient pas à ce que je fasse ce genre de carrière. Et je suis vraiment passionnée par mon travail, je ne le considère jamais comme une routine.

Avez-vous un message à transmettre aux jeunes générations ?

Le plus important est de trouver sa passion. Vous passerez une grande partie de votre vie à travailler, alors autant faire quelque chose que vous aimez vraiment. Quand on aime ce qu'on fait, on trouve naturellement la force et la motivation pour persévérer. 

J'aime citer l'auteur italien Primo Levi, qui a écrit dans Le Mouton et le bouc : « Trouver un travail que l'on aime est ce qui se rapproche le plus du bonheur dans ce monde. » En tant que femme, même si les choses se sont améliorées, il faut encore travailler très dur pour prouver sa valeur. Je crois profondément en l'excellence et je l'apprécie quand je la vois chez les autres, quel que soit leur sexe. L'excellence parle d'elle-même. 

Je crois également que la famille, les amis et les mentors sont des sources d'inspiration indispensables. Vous avez besoin de modèles et de personnes qui vous soutiennent pour vous aider à grandir, à rester passionné et à viser l'excellence. Nous avons la chance de vivre dans un environnement privilégié où de nombreuses opportunités sont à notre portée. 

Mon conseil est d'utiliser ce privilège pour faire la différence, en trouvant votre passion et en la poursuivant de tout votre cœur.

Laura Gagliardi est professeure à l'université de Chicago, aux États-Unis. 

(Photo credit - University of Chicago)

Après avoir obtenu une bourse d'études à Bologne, en Italie, puis un poste de post-doctorante à Cambridge, en Angleterre, elle a commencé sa carrière universitaire indépendante à Palerme, en Italie, puis à Genève, en Suisse. En 2009, elle s'est installée aux États-Unis où elle a été professeure à l'université du Minnesota. Elle y est restée jusqu'à son arrivée à l'université de Chicago en 2020. Elle est titulaire de la chaire Richard et Kathy Leventhal à l'université de Chicago, avec une nomination conjointe au département de chimie et à la Pritzker School of Molecular Engineering. 

Outre son dévouement à la science, Laura est une fervente défenseuse des femmes dans les domaines des sciences, de la technologie, de l'ingénierie et des mathématiques.

Laura Gagliardi s'est vu décerner cette prestigieuse chaire Solvay en chimie pour ses travaux novateurs sur les méthodes de structure électronique des systèmes chimiques complexes, qui soulignent son leadership et son influence dans le monde de la chimie.

La première conférence MG-ERC, consacrée aux avancées en chimie inorganique, chimie de coordination et catalyse est une première en Europe. Plus d’une centaine de chercheurs issus de 12 pays et 32 institutions ont répondu à l’invitation du Professeur Guillaume Berionni, organisateur de l’événement avec le Professeur Steven Nolan (Université de Gand). Les deux chercheurs ont réussi à réunir les plus grands experts travaillant dans les domaines de la chimie des hétéroatomes, de la chimie de coordination, de la catalyse, et de la chimie inorganique. 

Pendant les trois jours de conférence, 14 conférenciers de renommée internationale ont partagé leurs découvertes les plus récentes. Une cinquantaine de jeunes chercheurs – doctorants, post-doctorants et étudiants – ont également présenté leurs travaux sous forme de posters et de communications orales.

Les sommités venues d’universités prestigieuses (Oxford, Berlin, Laval, Paris-Saclay…) ont unanimement salué l’excellence scientifique et l’organisation « exemplaire » de cette première édition. Plusieurs ont même qualifié la MG-ERC comme « l’une des meilleures conférences de chimie » auxquelles ils aient participé.

L’événement a été cofinancé par l’European Research Council (ERC), ChemistryEurope, la Société Royale de Chimie, le CGB, l’École doctorale thématique CHIM du FNRS, le NISM, ainsi que plusieurs partenaires industriels (ACS Publications, Analis & Advion Interchim Scientific®, BUCHI, Chemical Synthesis, Magritek). Les organisateurs remercient ces sponsors pour leur soutien à la visibilité d'ampleur internationale de cette première édition.  Ils ont également permis d’attribuer des prix récompensant les meilleures présentations orales et posters de jeunes chercheurs.