BRUNEL Fabrice

Thématiques de recherche

Mon expertise porte sur la physico-chimie des polymères et des colloïdes, avec un intérêt particulier pour les domaines suivants :

• La physico-chimie des émulsions de copolymères et des processus d’auto-assemblage,
• La physico-chimie des surfaces et des interfaces, incluant la stabilité et l’agrégation des systèmes colloïdaux,
• Les relations structure–propriétés.

Pour mener mes recherches, je m’appuie sur deux approches complémentaires :

• Les techniques de diffusion des rayons X et des neutrons : sources synchrotron ESRF (BM02) et SOLEIL (SWING), dispositif SAXS Xeuss-3.0 (ENS Lyon et MATEIS), et diffusion neutronique à l’ILL,
• Les simulations de dynamique moléculaire, réalisées grâce aux moyens de calcul du groupe ITEMM de l’ICBMS

Recherche sur les micro/nanoplastiques (MP/NP)

Je suis coordinateur du projet ANR POEM – Particules modèles de polyéthylène pour l’étude des micro/nanoplastiques dans les océans.

L’utilisation massive des plastiques, associée à leur faible recyclabilité et à leur dégradation lente, conduit au rejet annuel de 10 à 20 millions de tonnes dans l’environnement. Ces matériaux persistent et se fragmentent progressivement en micro/nanoplastiques (MP/NP), contaminant les océans et les écosystèmes marins à l’échelle mondiale. Le polyéthylène (PE), plastique le plus utilisé, représente une part majeure des MP/NP environnementaux, alors que la majorité des études utilisent encore des particules commerciales de polystyrène.

Ce projet vise à produire des modèles réalistes de MP/NP de PE par broyage, microémulsification et polymérisation de l’éthylène. Ces modèles permettront de reproduire les processus de vieillissement environnemental, notamment la photodégradation et la formation de biofilms, afin de mieux comprendre les propriétés des particules plastiques réelles et d’étudier les principaux mécanismes de toxicité, incluant les effets des additifs et la nanotoxicité.

• Membre du Groupement de Recherche Plastiques, Environnement, Santé (GDR PES),
• Membre du réseau lyonnais de recherche sur la pollution plastique et ses impacts (PlastinLyon).

Auto-assemblage par PISA et systèmes biologiques

Développement de simulations de dynamique moléculaire afin de comprendre les mécanismes d’auto-assemblage et d’établir des relations entre ces mécanismes et les observations expérimentales in situ obtenues par SAXS sous faisceau synchrotron.

Ces approches ont été étendues à des systèmes biologiques complexes, notamment aux assemblages lipides–ARN, incluant les nanoparticules lipidiques utilisées dans les vaccins à ARN messager.

• Collaboration industrielle avec Sanofi (prestation de recherche et thèse CIFRE),
• Partenariat avec Xenocs pour l’application du SAXS à l’étude des nanoparticules lipidiques (projet LIONS, financé par Bpifrance et la Région Auvergne-Rhône-Alpes).

Particules hybrides organiques–inorganiques

Étude de matériaux hybrides organique/inorganique par diffusion des neutrons aux petits angles (SANS) afin d’analyser leur structure et leurs propriétés de surface grâce aux expériences de variation de contraste H₂O/D₂O.

• Partenaire du projet ANR DEFINED – Synthèse de nanoparticules hybrides pour des dispositifs d’affichage électrophorétique à base d’encres électroniques,
• Partenaire du projet ANR NANOLIFE, visant à établir les relations entre la présence de nanoparticules de silice et les mécanismes de fissuration et de fatigue des matériaux.