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SFMC - Session plénière organisée par la SFMC relative à la Minéralogie

A l’invitation de l’AFC, la Société Française de Minéralogie et Cristallographie (SFMC) propose une session pour illustrer les interactions entre minéralogie et cristallographie, allant de l’épistémologie jusqu’aux techniques de caractérisation les plus avancées, et aux enjeux d’aujourd’hui et de demain en minéralogie.

At the invitation of the AFC, the French Society of Mineralogy and Crystallography (SFMC) proposes a session to illustrate the interactions between mineralogy and crystallography, from epistemology to the most advanced characterization techniques, as well as current and future issues in mineralogy.

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S1 - Session plénière relative à l'axe Croissance cristalline

La cristallisation, depuis la germination jusqu’à la croissance de couche minces ou de monocristaux de grande taille, revêt de nombreux aspects (physico-chimique, thermodynamique, statistique…) où la quasi-totalité des mécanismes impliqués mettent en jeu la symétrie et la structure cristallographique. Les recherches menées dans le domaine de la cristallisation ont été à l’origine d’avancées scientifiques et technologiques majeures dans des domaines aussi variés que l’optique, l’électronique, le magnétisme, la biologie, la chimie, etc.

Ces progrès ont été rendu possibles grâce au développement de méthodes de synthèse et de procédés de cristallogenèse innovants mais également à la mise en œuvre de méthodes de caractérisation originales permettant une compréhension fine des différents phénomènes physico-chimiques qui interviennent au cours du procédé de cristallisation.

Cette session présentera des résultats récents dans différents domaines de cette large thématique.

Crystallization, from nucleation to thin film or bulk crystal growth, encompasses many aspects (physico-chemical, thermodynamical, statistical, …) in which virtually all the mechanisms at play involve crystallographic structure and symmetry. Scientific research performed in this field has permitted scientific and technological breakthroughs in such realms as optics, electronics, magnetism, and disciplines as biology and chemistry.

These advances have been made possible not only by the development of innovative synthesis methods and crystal growth processes, but also by the use of original characterization methods allowing for a deeper understanding of the different physico-chemical phenomena occurring during the crystallization processes.

This session will present recent results in different domains of this broad topic.

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S2 - Session plénière relative à l'axe Grands Instruments

Les avancées de rupture en cristallographie et science des matériaux s’appuient sur toutes les propriétés de la matière organisée, de la minéralogie au vivant, en passant par la métallurgie, les matériaux pour l’énergie, les systèmes complexes auto-organisés, les protéines, les cellules, les tissus, etc. Les propriétés (optiques, électriques, mécaniques, magnétiques, dynamiques, fonctionnelles) de ces objets dépendent étroitement de l’organisation à l’échelle atomique, mais aussi des microstructures à l’échelle mésoscopique. Les techniques de diffraction et diffusion de rayons X et neutrons, deux sondes privilégiées et complémentaires (au niveau des contrastes possibles), permettent d’accéder à cette organisation à des échelles spatiales et temporelles très différentes et d’étudier son évolution sous différents paramètres extérieurs et conditions extrêmes (température, champ électrique et magnétique, pression, contraintes, hydratation, pH, etc.) aussi bien que lors de mesures pompe-sonde, in situ, operando, voire in vivo.

L’évolution future de ces techniques et de techniques émergentes (jouvence et projet de jouvence des synchrotrons ESRF et SOLEIL, jouvence de l’ILL, construction de la future source à spallation européenne ESS, projets de source de neutrons compacte, lasers à électrons libres) promettent des percées scientifiques et technologiques nécessitant probablement de nouvelles façons de travailler (plus petits échantillons, sources cohérentes, environnements échantillons polyvalents, visualisation et analyse des données…).

Ce colloque vise à réunir les acteurs de ces changements à venir : professionnels des grandes installations ainsi que leurs utilisateurs académiques ou industriels dans le domaine de la cristallographie, des matériaux, de la biologie, en insistant sur les aspects multidisciplinaires. Les défis scientifiques liés à l’utilisation des rayons X ou des neutrons et leurs interconnexions seront exposés via des travaux novateurs ou des études représentatives du potentiel de ces infrastructures présentées de manière pédagogique. Ce colloque sera donc un lieu d’échange tourné vers le futur des techniques « Grands Instruments ».

Mots-clés du thème : sources de rayons X à haute brillance ; lasers à électrons libres ; sources de neutrons.

Disruptive progress, in materials science, depends on a detailed understanding of the properties of organized matter from mineralogical material right the way through to living tissues, passing via questions concerning metallurgy, materials to store or generate energy, complex auto-organising systems, protein assemblies and biological machinery, cells etcetera. The properties (optical, electrical, mechanical, magnetic, dynamic, functional….) of these different types of material depend on their organization at different length scales (atomic, microscopic, mesoscopic). The techniques of X-ray and neutron diffraction, probes whose physical interaction with matter permits complementary information and contrast, enable the investigation of material organization at different length and time scales, examining its evolution whilst controlling and changing external parameters (temperature, pressure, electric or magnetic fields, stress, hydration, pH etc….) in situ, in normal operating conditions (operando), in vivo, as well as via pump-probe type dynamic observations.

 

The evolution of these, and other emerging, methods, in relation to opportunities offered by new facilities or source upgrade projects (at the ESRF, ILL, SOLEIL, ESS, neutron compact source projects, free electron laser sources) offer new perspectives for breakthrough discoveries and, in certain cases, paradigm shifts in the way experiments can be conducted (tiny sample volumes, the exploitation of coherent beam properties, polyvalent sample environments, opportunities in data visualization and analysis for multi-method analyses…..) .

 

This session aims to bring together the different actors involved in this changing landscape (representatives, academic and industrial users of crystallographic methods at the large facilities in material science, structural biology), with particular emphasis on multidisciplinary aspects. The scientific challenges linked to the use of X-rays or neutrons and their interconnections will be explored via de novo studies (particularly where they represent the future potential of upgraded infrastructures). In view of the multidisciplinary nature of work in crystallography at large scale facilities, a pedagogical approach will be requested from all speakers. Hence the session will form a discussion forum on the future of crystallographic based techniques at large infrastructures.

Keywords: High brilliance X-ray sources, free electron lasers, neutron sources.

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S3 - Session plénière relative à l'axe Enseignement et Médiation

L’enseignement et la médiation de la cristallographie sont deux éléments essentiels à la formation des générations futures et à l’impulsion de nouveaux axes de recherche. L’enseignement, guidé par les dernières évolutions des connaissances de la matière et du vivant, dépasse ainsi les bases historiques pour donner l’envie de découvrir l’inconnu, ordonné bien sûr, mais aussi désordonné grâce aux nouveaux outils permettant d’y accéder. Dans le secondaire, nos activités de recherche peuvent nourrir les cours de cristallographie, désormais au programme de l’enseignement scientifique obligatoire des lycées. Si l’enseignement est souvent au cœur de notre métier, cela n’est pas toujours le cas pour la médiation qui s’adresse à des publics de culture scientifique très variable. La médiation s’appuie sur trois atouts : les origines de la cristallographie liées aux premières interrogations de l’humanité, sa présence dans de nombreux domaines scientifiques ou techniques et l’essor des outils pédagogiques numériques. Exploitons-les pour ouvrir l’intérêt du public sur la cristallographie et montrer à tous l’importance de l’approche scientifique.

Crystallography teaching and mediation are two essential elements in the training of future generations and in the promotion of new research fields. Teaching is guided by the up-to-date knowledge of matter and life, and thus goes beyond the historical foundations of crystallography. It aims at inciting to discover unknown matter, not only ordered, but also disordered using new advanced tools. Besides, our research activities can be used to support crystallography courses that are now part of the mandatory high school science curriculum. While teaching is often at the heart of our profession, this is not always the case for mediation, which needs to be prepared to audiences with a highly variable scientific culture. Mediation is based on three assets: the crystallography origins linked to the first questions of humanity, its presence in many scientific or technical fields and the development of digital educational tools. Let us use them to enlarge the interest in crystallography and demonstrate to everyone the importance of the scientific approach.

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SCL2 - Session organisée par le CO, coloration locale : Glycobiologie structurale

Les glycanes, sucres ou carbohydrates représentent la classe de biomolécules la plus complexe et la plus versatile. Sous formes libres ou conjuguées, ils jouent un rôle fondamental dans de nombreux processus cellulaires : structure, source d’énergie, immunité ou transmission du signal, mais aussi en pathologie. La structure des glycanes, ou glycocode, est très complexe par rapport à celle des protéines et des acides nucléiques et elle est liée à leur rôle dans les processus cellulaires. Pour mieux comprendre la complexité du glycocode, cette session mettra l’accent sur les avancées sur les glycanes complexes en matière de structure, de compréhension des mécanismes enzymatiques et de reconnaissance, de leur relations structure-fonction avec les protéines ainsi que de l’élucidation de leur rôle dans le milieu médical.

Glycans, sugars or carbohydrates represent the most complex and versatile class of biomolecules. In free or conjugated forms, they play a fundamental role in many cellular processes: structure, energy source, immunity or signal transmission, but also in pathology. The structure of glycans, or glycocode, is very complex compared to that of proteins and nucleic acids and is linked to their role in cellular processes. To better understand the complexity of the glycocode, this session will focus on advances in complex glycans in terms of structure, understanding of enzymatic mechanisms and recognition, their structure-function relationships with proteins, and elucidation of their role in the medical environment.

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SCL1 - Session organisée par le CO, coloration locale : Cristallographie et Magnétisme

Le magnétisme est un phénomène physique dont la compréhension repose largement sur la cristallographie.
D’une part, la structure magnétique des matériaux cristallins est étudiée par des méthodes de cristallographie. De nouveaux concepts ont été introduits pour prendre en compte les symétries spécifiques au magnétisme, qui découlent de la combinaison de la symétrie temporelle (et surtout de son absence) avec les symétries d’espace habituelles, ainsi que la possible incommensurabilité entre ordre chimique et ordre magnétique.
D’autre part, la structure cristallographique des matériaux, de la molécule au massif en passant par les nanostructures, a un impact fort sur la structure magnétique qu’elle porte. Il est ainsi courant que les transitions de phase structurales aient des effets spectaculaires sur l’ordre magnétique.
Cette session abordera le sujet du magnétisme à la fois du point de vue théorique, en tant que cas particulier de la cristallographie, et du point de vue expérimental, à travers les techniques de cristallographie adaptées au magnétisme.

Magnetism is a physical phenomenon whose understanding relies largely on crystallography.
On one hand, the magnetic structure of crystalline materials is studied by crystallographic methods. New concepts have been introduced to handle magnetism-specific symmetries, which stem from the combination of the time symmetry (or its absence) with the usual space symmetries, as well as the possible incommensurability of the chemical and magnetic orders.
On the other hand, the crystallographic structure of materials, from molecules to bulk, including nanostructures, has a strong impact on the magnetic structure they host. For instance, structural phase transition very often trigger spectacular effects on the magnetic structure.
This session will cover the topic of magnetism both from the theoretical point of view, as a special case of crystallography, and from the experimental point of view, introducing the crystallographic techniques adapted to magnetism.

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S4 - Cristallographie in situ, operando

Les techniques de caractérisation operando et in situ sont des outils indispensables dans de nombreux domaines de recherche comme la catalyse, le stockage de l’énergie, les matériaux magnétiques, la physique du solide et bien d’autres encore.
Sonder la structure de la matière dans un état stationnaire après application d’une contrainte physique ou chimique et suivre sa transformation avec des résolutions spatiales et temporelles optimales, ouvrent des perspectives uniques pour comprendre en profondeur la structure, la réactivité et les propriétés des matériaux ainsi que les mécanismes mis en jeu.
Cette session est dédiée aux études cristallographiques in situ de matériaux sous contraintes (pression, température, sollicitation mécanique, lumière, champs électrique ou magnétique…) et aux études cristallographiques operando de matériaux (en conditions de fonctionnement) dans différents domaines (catalyse, conversion de l’énergie, capteurs, …).

Les thématiques abordées incluent les études cristallographiques sous contrainte ou après application d’une contrainte, les études en conditions extrêmes et les études operando en condition de fonctionnement.

Operando and in situ characterization techniques are essential tools in many fields of research such as catalysis, energy storage, magnetic materials, solid-state physics and many others. Probing the structure of matter in a stationary state after applying a physical or chemical constraint and following its transformation with optimal spatial and time resolutions, open up unique perspectives to understand in depth the structure, reactivity and properties of materials as well as the mechanisms involved. This session is dedicated to in situ crystallographic studies of materials under stress (pressure, temperature, mechanical stress, light, electric or magnetic fields …) and to operando crystallographic studies of materials under working conditions in different domains (catalysis, conversion of energy, sensors, …).

The topics covered include crystallographic studies under stress or after application of stress, studies in extreme conditions and operando studies in working conditions.

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S5 - Microscopies

Le fait de relier la diffraction à l’espace réel permet d’obtenir des informations structurales à des échelles de taille allant du micromètre au picomètre. L’imagerie au niveau moléculaire est réalisée soit par microscopie à effet tunnel (STM) en utilisant des molécules adsorbées sur une surface, soit par microscopie électronique à transmission (TEM) à des températures cryogéniques (cryo-EM).
Cela contourne certaines des limites méthodologiques classiques basées sur la diffraction imposées par les échantillons, telles que la cristallisation de grands complexes moléculaires hétérogènes et / ou hydrophobes. Pour les matériaux cristallins, la combinaison de la diffraction et de l’imagerie, systématiquement réalisée en TEM, fournit une résolution spatiale élevée en mode imagerie ce qui permet de déterminer la symétrie de base du réseau de nanocristaux individuels. Les microscopies basées sur la diffraction des rayons X, exploitant des sources synchrotron et des faisceaux cohérents ou utilisant la microscopie à champ sombre, opèrent à l’autre extrême à une résolution spatiale inférieure à celle du TEM mais en fournissant la résolution la plus élevée sur la structure cristalline. Cette nouvelle technique aux rayons X en évolution rapide combine la résolution atomique de la diffraction à l’imagerie (3D) à champ large d’observation.

Connecting Diffraction to real space yields the potential of reaching out to structural information on size scales ranging from micrometers to picometers. Molecular level imaging is obtained by either scanning tunnelling microscopy (STM) using surface adsorbed molecules or transmission electron microscopy (TEM) at cryogenic temperatures (cryo-EM). This bypasses some of the classical diffraction-based methodological limits imposed by the samples, such as the crystallization of large heterogeneous and/or hydrophobic molecular complexes. For crystalline materials, combining diffraction and imaging is routinely done in TEM providing high spatial resolution in imaging mode, which allows for the determination of basic lattice symmetry in individual nanocrystals. X-ray diffraction-based microscopies, exploiting synchrotron sources and coherent beams or using dark field microscopy operate on the other extreme at lower spatial resolution than TEM but supplying highest resolution on the crystal structure. This novel and rapidly evolving X-ray techniques combine the atomic resolution of diffraction with (3D) imaging at large fields of view.

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S6 - Transition de Phase

Un des phénomènes les plus fréquents et les plus spectaculaires en matière condensée concerne les transitions de phases. Ces transitions sont induites par la température, la pression, les champs électriques ou magnétiques. Leurs origines très diverses et leur intérêt aussi bien conceptuel qu’applicatif en font l’objet d’intenses recherches. La matière condensée est riche d’exemples depuis des centaines d’années : transition de phase de l’eau, transitions magnétiques, électroniques, structurales, amorphes, ordre-désordre…. En dépit de cette richesse, ce champ d’étude présente également une très grande unité de concepts, liés à la brisure de symétrie, et d’outils comme la théorie des groupes. L’étude des transitions de phases en matière condensée a pris un tournant nouveau de nos jours avec l’apparition des transitions de phases topologiques et la possibilité de réaliser des mesures ultrarapides de la dynamique de transition. La cristallographie a toujours été au cœur des recherches sur les transitions de phases. Cette session présentera les activités récentes dans ce domaine.

One of the most frequent and most spectacular phenomenon in condensed matter is phase transitions. These transitions can be induced by temperature, pressure, electric or magnetic fields. Their origins are varied and their interest from a conceptual and applied point of view has been the subject of a large number of studies. For many centuries, condensed matter has provided many examples such as the phase transition in water, magnetic, electronic, structural, amorphous transitions and order-disorder effects among others. In spite of such a variety of phenomena, this field exhibits common concepts linked to symmetry breaking and tools such as group theory. The study of phase transitions has changed recently with the discovery of topological phase transitions and the possibility to make ultra-fast measurements of the dynamics of transitions. Crystallography has always been central to research on phase transitions. This session will present recent activities in this area.

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S7 - Biologie Structurale Intégrative

La caractérisation de la structure des complexes macromoléculaires est cruciale pour la compréhension de leur fonction. Ces grands assemblages, souvent hautement dynamiques et compliqués, sont très difficiles à étudier. Ainsi, des combinaisons de méthodes structurales (cristallographie aux rayons X, microscopie électronique et optique, RMN, spectrométrie de masse, SAXS…) et fonctionnelles (biochimie, génétique, biologie cellulaire…) sont nécessaires. Des développements récents permettent même d’envisager des études structurales allant de la cellule à l’atome grâce aux développements de la microscopie corrélative (intégration de la microscopie de fluorescence et de la microscopie électronique à haute résolution). La session de Biologie structurale intégrative mettra l’accent sur la combinaison de ces différentes technologies pour l’étude des mécanismes du vivant.

Determining the 3D structures of macromolecular complexes is crucial to understand their functions. These large assemblies though, often highly dynamic and complicated, are difficult to study. Combining structural (x-ray crystallography, cryo-electron and optical microscopy, NMR, Mass Spectrometry, SAXS, …) and functional methods (biochemistry, genetics, cellular biology,…) are thus necessary. Recent developments even allow envisaging structural studies covering all, from the “atom to the cell”, thanks to the development of correlative microscopy (i.e. integration of fluorescence microscopy and electron microscopy at high resolution). The session dedicated to integrative structural biology will focus on the combination of different technologies for the study of mechanisms of life.

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S8 - Cristallographie en science des Matériaux

La Cristallographie en Science des Matériaux est la discipline qui par essence est à l’interface de la synthèse et des propriétés physico-chimiques qui font qu’un ensemble de matières de départ devient un matériau fonctionnel ou multifonctionnel. Cette session s’attachera ainsi à illustrer la place prépondérante de la Cristallographie en Science des Matériaux au travers de cas d’études en conditions usuelles, in situ, voire en conditions d’usage. Toutes les classes de matériaux pourront être abordées ainsi que tous les états, du solide monocristallin au polycristallin – sous forme de poudre ou de couche mince –. Les techniques de caractérisation usuelles en Cristallographie, que sont la diffraction des rayons X, de laboratoire ou synchrotronique, la diffraction des neutrons, ou moins usuelle comme la diffraction électronique ou les mesures de diffusion diffuse seront abordées ainsi que leur couplage souvent indispensable avec des techniques de spectroscopie, d’imagerie et les méthodes de simulations numériques.


Crystallography in Materials Science is the discipline that is in essence at the interface of synthesis and the physico-chemical properties that make a set of raw materials become a functional or multifunctional material. This session will thus seek to illustrate the predominant place of Crystallography in Materials Science through case studies under usual conditions, in situ, or even under conditions of use. All classes of materials can be covered as well as all states, from monocrystalline to polycrystalline solids – in powder or thin film form -. The characterization techniques usual in Crystallography, such as X-ray diffraction, laboratory or synchrotron diffraction, neutron diffraction, or less usual such as electron diffraction or diffuse scattering measurements will be discussed as well as their coupling, often essential with spectroscopy, imaging and numerical simulation techniques.

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S9 - Biologie Structurale résolue en temps

Ces dix dernières années, la cristallographie aux rayons X des protéines résolue en temps a connu des succès considérables grâce à l’apparition des sources de rayons X de quatrième génération, les lasers à électrons libres (XFEL), et aux développements de détecteurs et de méthodes de manipulation de cristaux et d’analyse de données aux synchrotrons. Dans le même temps, les techniques de diffusion de rayons X aux petits et aux grands angles (SAXS/WAXS) se sont développées et fournissent des informations temporelles sur les changements structuraux de moyenne et grande amplitude de protéines en solution. Ces techniques de diffraction et de diffusion peuvent ainsi renseigner sur le mécanisme de différents types de protéines sur l’échelle de la femtoseconde à la seconde, jusqu’à l’heure. Le but de cette session est de passer en revue les résultats récents les plus significatifs et de présenter les types d’expériences possibles dans un futur proche.

 

Over the last ten years or so, time-resolved X-ray protein crystallography has enjoyed considerable success thanks to the availability of the fourth-generation X-ray sources free-electron lasers (XFELs) and the development of detectors and methods in crystal handling and data analysis at synchrotrons. Concomitantly, small-angle and wide-angle X-ray scattering techniques (SAXS/WAXS) have evolved to provide information in the time domain of medium-to-large scale structural changes from proteins in the solution state. These diffraction and scattering-based techniques can give insights on the mechanism of different types of protein on the femtosecond to second to hour time scale. The goal of this session is to provide an overview of recent significant results and perspectives of experiments possible in the near future.

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S10 - Cristallographie moléculaire

La cristallographie est sans conteste une science transverse qui touche aussi bien les sciences des matériaux, que la minéralogie, la chimie et la biologie … L’analyse fine de la structure de la matière, qu’elle soit vivante ou non, est essentielle pour la compréhension de ses propriétés. Les frontières sont étroites entre chaque domaine et les interactions sont tout particulièrement fortes entre la chimie, la santé et la biologie. Le développement des techniques biophysiques et structurales complémentaires à la cristallographie ont considérablement accéléré les recherches. Désormais, en biologie, les entités moléculaires ciblées par les biologistes structuraux sont souvent des complexes de macromolécules en présence de ligands protéiques ou non. Comprendre le fonctionnement moléculaire de ces systèmes de plus en plus complexes est primordial pour l’élucidation des processus cellulaires. Dans le domaine de la santé, les méthodes de type ‘fragment based drug design’ à l’interface entre la chimie et la biologie sont aussi devenues un outil puissant pour développer des inhibiteurs très spécifiques, via la modification de petits composés se liant à la macromolécule cible.

Les études cristallographiques mettent de plus en évidence le rôle des métaux en biologie, dans des projets interdisciplinaires, santé et sciences de la vie. L’utilisation de complexes métalliques permet par exemple de moduler les propriétés des biomolécules. En sciences de matériaux, il existe également depuis peu un intérêt croissant pour des polymères polypeptidiques synthétiques capables de mimer les propriétés de protéines naturelles et dont la résolution de structures est cruciale. Ces études sont directement à l’interface entre macromolécules et petites molécules.Ainsi, cette session montrera la transdisciplinarité de la cristallographie ; la combinaison des informations dérivées de la cristallochimie et de la biologie structurale apporte une nouvelle dynamique à la caractérisation fonctionnelle des macromolécules.

 

Crystallography is indubitably an interdisciplinary science including physics, mineralogy, as well as chemistry and biology … Fine analysis of the structure of matter, whether alive or not, is essential for understanding of its properties. The boundaries are narrow between each domain and interactions are particularly strong between chemistry, health and biology. The development of biophysical and structural techniques, which are complementary to crystallography, has considerably accelerated research. Henceforth, in biology, protein entities targeted by structural biologists are often complexes of macromolecules, in the presence or not of ligands. Understanding molecular mechanisms of these increasingly complex systems is essential for the elucidation of cellular processes. In the field of health, fragment-based drug design methods interfacing with chemistry and biology have also become a powerful tool for developing very specific inhibitors, via the modification of small compounds that bind to target macromolecule. Crystallographic studies also highlight the role of metals in biology in interdisciplinary projects, health and life sciences. For example, the use of metal complexes makes it possible to modulate the properties of biomolecules. In materials science, there has also recently been a growing interest in synthetic polypeptide polymers capable of mimicking the properties of natural proteins and whose structural resolution is crucial. These studies are directly at the interface between macromolecules and small molecules. Thus, this session will demonstrate the transdisciplinarity of crystallography; the combination of information derived from crystallochemistry and structural biology brings new dynamics to the functional characterization of macromolecules.

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S11 - Nanostructures

L’intérêt croissant pour les nano-objets est lié aux besoins de miniaturisation des dispositifs ainsi qu’à leurs propriétés (physiques, électriques, ..) qui dépendent de leur morphologie particulière. Les nanostructures constituent un domaine de recherche très actif avec des innovations variées dans des domaines comme la santé, l’énergie, l’environnement ou l’informatique. A l’échelle des nanostructures, le rôle des interfaces ou des effets de confinement sur la structure des matériaux devient prépondérant. Cela nécessite une maîtrise et une connaissance fine des compositions, des contraintes mécaniques, des textures, des défauts ponctuels ou étendus… à la fois dans des structures d’étude ou au plus proche des composants finaux, et si possible dans des conditions environnementales représentatives de leur utilisation. Le rôle de la cristallographie dans cette compréhension est ainsi fondamental. Les thématiques présentées lors de cette session mettront en évidence un bilan des avancées et les nouvelles perspectives offertes dans l’étude des nanostructures.


The growing interest in nano-objects is linked to the miniaturization needs of devices as well as their properties (physical, electrical,…) which depend on their particular morphology. Nanostructures are a very active field of research with various innovations in fields such as health, energy, the environment and information technology. At the nanostructure level, the role of interfaces or confinement effects on the structure of materials becomes predominant. This requires a mastery and a detailed knowledge of the compositions, mechanical constraints, textures, point or extended defects… both in study structures or as close as possible to the final components, and if possible under environmental conditions representative of their use. The role of crystallography in this understanding is therefore fundamental. The themes presented during this session will highlight an assessment of progress and new perspectives in the study of nanostructures.

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S12 - Cristallographie et modélisation

La cristallographie quantique à l’interface entre diffraction et simulation repousse les limites de résolution des structures complexes et permet l’ingénierie de nouvelles structure. L’analyse des fonction d’onde, des matrices de densité et des charges électronique permet en effet une description plus fine des interactions.
En biocristallographie, la mécanique quantique permet l’affinement des petites molécules liées à une macromolécule mais ne peut être étendue au récepteur entier. La modélisation est utilisée pour décrire la flexibilité de ces macromolécules dans le cristal. La diffraction résolue en temps progresse (X-FELs et synchrotrons de 4e génération) et utilise ces modélisations complémentaires.

L’interface entre cristallographie et simulation qui sera décrite lors de la conférence, a de nombreuses implications dans le domaine pharmaceutique et en science des matériaux.


Quantum Crystallography matured as a fruitful interplay between experimental crystallography and computational simulations to push the limits of resolution of complex structures and the engineering of new structures. Analyses of the wave function, density matrices and electron charge densities allow better tuning of the interactions and the design of new crystalline materials. In the case of biological crystallography, quantum mechanics can guide refinement of a small molecule bound to a macromolecule but cannot extent to larger biological entities. Modelling is instead applied to better describe macromolecular flexibility. Time-resolved crystallography is maturing (X-FELs and 4th generation synchrotrons) and may require both type of modeling.

These interplays between crystallography and simulation will be covered during this conference. This is a new area of research of crucial impact both in pharmaceuticals and material science.

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S13 - Biologie structurale en virologie et infection

Cette session portera sur la structure et la fonction de protéines virales, bactériennes et de parasites. Le domaine est en pleine évolution grâce au développement rapide de la cryo-microscopie électronique à haute résolution. Celle-ci, associée à la cristallographie, est dorénavant appliquée aux assemblages complexes comme les systèmes de sécrétion bactériens ou les machineries portales de la lignée des herpès virus et des phages caudés. L’association des données de la cristallographie, de la cryo-ME ainsi que d’autres techniques biophysiques apporte une base structurale pour le développement de stratégies thérapeutiques ou antivirales.


This session will focus on the structure and function of viral, bacterial and parasite proteins. The field is rapidly evolving thanks to the development of high-resolution cryo-electron microscopy. The latter, associated with crystallography, is now applied to the study of complex assemblies, such as bacterial secretion systems or portal machineries of herpes viruses and caudate phages. The combination of crystallography, cryo-EM and other biophysical techniques provides a structural basis for the development of new therapeutic or antiviral strategies.