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1 Bar des Conférences S.375 S.376 S.377 S.381 Salle VI S.382 A.35 A.34 A.33 A.15 A.14 A.13 A.12 S.383 S.385 A.25 A.24 A.23 A.22 Basement, levels -1 and -2 Sous-sol niveau -1 et -2 Salle VII Salle VIII A.26 A.27 A.28 Année internationale de la cristallographie Salle Salle VIIIBIS IX Cérémonie de lancement officiel Maison de l UNESCO, Paris janvier 2014 Quai de livraison 4 ave. de Saxe Ascenseurs Hall Salle X Mall Couloir X-XI Salle X Hall Salle XI Salle Salle XI XII Programme Salle XBIS

2 Remerciements Les organisateurs remercient les gouvernements d Inde et d Afrique du Sud pour leur soutien à la Cérémonie de lancement de l Année internationale de la cristallographie Ils remercient également les différents sponsors ci-dessous pour leur contribution à la réussite de cette manifestation: Photo de couverture : Loperamid Crystal Annie Cavanagh and David McCarthy, Wellcome Images (http://wellcomeimages.org/)

3 Année internationale de la cristallographie Cérémonie de lancement officiel Salle I Janvier 2014 Une exposition, intitulée «Voyage dans le cristal», mise en place avec le concours de l Association française de cristallographie, a lieu en face de la Salle I et dans une salle mitoyenne.

4 2 Messages Année internationale de la cristallographie 2014 Message de la Directrice générale de l UNESCO Irina Bokova L année 2014 a été proclamée Année internationale de la cristallographie. Il y a un siècle, il fut découvert que les rayons X pouvaient être utilisés pour «observer» la structure de la matière d une manière non intrusive. De nos jours, la cristallographie aux rayons X est devenue la principale technique pour étudier la structure de la matière au niveau atomique ou moléculaire. Malgré cette évidence, de nombreux pays manquent toujours de compétences dans ce domaine. C est pourquoi l UNESCO et l Union internationale de cristallographie unissent leurs forces en 2014 pour mettre la cristallographie en pleine lumière. Alors que tous les pays se doivent d investir dans ce domaine, notre message est clair : il ne tient qu à vous la cristallographie est accessible à tous, elle peut être pratiquée dans un environnement universitaire, avec des équipements relativement bon marché, sans infrastructure sophistiquée. Tous les pays peuvent tirer des bénéfices sociaux et économiques de cet investissement modeste et l Année internationale de la cristallographie s efforcera de le démontrer. Toute l année, l UNESCO et l Union internationale de cristallographie conseilleront les gouvernements qui le souhaitent pour le développement de leurs programmes scolaires et universitaires, ainsi que sur les moyens d approfondir la recherche dans leur pays. Nous organiserons des laboratoires de démonstration en cristallographie dans des pays en développement, en partenariat avec des entreprises privées. Les premiers laboratoires seront équipés et opérationnels dès début 2014 en Afrique du Sud, en Argentine et en Côte d Ivoire, au Maroc et en Uruguay. Pour conclure, j invite tous les gouvernements à se joindre à nous pour mieux faire connaître la cristallographie tout au long de l année 2014 et au-delà. La cristallographie a façonné l histoire du 20 ème siècle. Elle a contribué de façon cruciale à la compréhension de la base même de la vie en révélant la structure à double hélice de l ADN, notamment, grâce aux travaux de Francis Crick et James Watson, à la suite de ceux de la cristallographe Rosalind Franklin. Au cours des cinquante dernières années, plus de molécules biologiques ont été étudiées par les cristallographes, des travaux dont les retombées ont été importantes dans le domaine de la santé. Aujourd hui, toutes les sciences s appuient sur la cristallographie. Elle forme l épine dorsale de nombreuses industries comme la pharmaceutique, l agro-alimentaire, l aéronautique, l informatique, l industrie minière et les sciences de l espace. Elle est indispensable au développement de quasiment tous les nouveaux matériaux.

5 Message du Président de l Union internationale de cristallographie Gautam R. Desiraju Alors que la cristallographie est un sujet scientifique de haut niveau, ses applications sont facilement profitables et appréciables par tous. L Union internationale de cristallographie et l UNESCO ont ainsi entrepris un vaste programme d activités tout au long de l Année, notamment, une expérience de croissance cristalline pour les enfants et des sommets régionaux pour les chercheurs et les décideurs politiques. Un ambitieux programme de laboratoires de démonstration en cristallographie aura lieu dans au moins 20 pays à travers le monde. L Union internationale de cristallographie s est engagée à promouvoir la cristallographie dans le monde entier en 2014 et au-delà, car c est de ce genre d initiatives globales que proviendra le progrès matériel et une meilleure qualité de vie pour tous. J invite tous les cristallographes à célébrer et à profiter de l Année internationale de cristallographie. L Union internationale de cristallographie, en coopération avec l UNESCO, est ravie de célébrer l Année internationale de la cristallographie La cristallographie est une science qui étudie les cristaux. Une de ses plus grandes réalisations consiste en une technique d imagerie qui permet aux chercheurs de «voir» la matière au niveau atomique et moléculaire. En conséquence, il a un large domaine d application en biologie, chimie et physique. Toutes les branches des sciences structurales sont touchées par la cristallographie. Les bénéfices que procure cette science à l humanité sont énormes et vont de la découverte de nouvelles molécules médicamenteuses à des matériaux qui permettent une meilleure qualité de vie. Messages 3

6 4 20 janvier 2014 Programme Messages Année internationale de la cristallographie :00 Messages de bienvenue Cette session sera modérée par Neil Ford. Ban Ki-moon, Secrétaire Général des Nations Unies, par message vidéo Irina Bokova, Directrice générale de l UNESCO Gautam R. Desiraju, Président de l Union internationale de cristallographie (IUCr) Soumaia Benkhaldoun, Vice-ministre de l Enseignement supérieur et de la recherche du Maroc Alain Fuchs, Président du Centre national français de la recherche scientifique Nicole Moreau, ancienne Présidente de l Union internationale de chimie pure et appliquée (UICPA), Présidente du Comité d organisation de I Année internationale de la chimie (AIC) 2011 «De l AIC à l Année internationale de la cristallographie (AICr)» John Dudley, Président de la Société européenne de physique (EPS), Président du Comité de pilotage de l Année internationale de la lumière (AIL) 2015 «De l AICr à l AIL» Walter Maresch, Président de l Association internationale de minéralogie Gregory Petsko, Président de l Union internationale de biochimie et de biologie moléculaire Claude Lecomte, Vice-Président de l IUCr «Depuis l Initiative pour la cristallographie en Afrique jusqu aux OpenLabs de l UICr UNESCO» 10:55 Conférence sur les étapes importantes de la cristallographie et les perspectives d avenir Introduction par Christian Bronnimann Cristallographie : passé, présent et futur Jenny Glusker 11:30 Pause-café 12:00 Session 1 : Jeunes talentueux cristallographes du monde Cette session sera modérée par Philip Ball. Afrique : Yvon Bibila (Côte d Ivoire) et Dahlia Haynes (Afrique du Sud) États Arabes : Mohamed Eddaoudi (Arabie saoudite) Asie : Rumana Akther Jahan (Bangladesh) et Ji-Joon Song (République de Corée) Amérique Latine : Adriana Serquis (Argentine) Europe de l Est : Marcin Nowotny (Poland) Europe de l Ouest et d Amérique du Nord : Anders Ø. Madsen (Denmark) D autres jeunes talentueux cristallographes représentant les régions du mondes vont se joindre aux huit cités plus haut pour la partie questions-réponses, notament, Rahul Banerjee, El-Eulmi Bendeif, Malla Reddy et Andrew Torelli. 13:10 Pause déjeuner 14:50 Conférence du Lauréat du Prix Nobel Introduction par Jules Tenon Aperçu structurel de la signalisation par le récepteur couplé à la protéine G Brian K. Kobilka Remarques de synthèse par Judith Howard 15:30 Session 2 : La cristallographie dans les pays émergents : réussites et rôle dans le développement des pays BRICA Cette session sera modérée par Neil Ford. Hao Ping, Président de la 37 e Session de la Conférence générale de l UNESCO Irina Bokova, Directrice-générale de l UNESCO Vinay Sheel Oberoi, Ambassadeur, Délégué Permanent de l Inde auprès de l UNESCO Thirumalachari Ramasami, Secrétaire au Département Science et Technologie du gouvernement indien Glaucius Oliva, Président du Conseil national de développement scientifique et technologique (CNPq) du Brésil Thomas Auf der Heyde, Directeur général adjoint, Département des sciences et de la technologie ; Catherine Esterhuysen, Présidente de la Société sudafricaine de cristallographie Mikhail Kovalchuk, Directeur de l Institut Kurchatov, Président du Comité russe pour la cristallographie Gao Song, Président de l Association chinoise de cristallographie 18:00 Fin du premier jour

7 21 janvier :00 Session 3 : La cristallographie pour la société et l avenir Introduction par Johannes Friso van der Veen Des tubes aux lasers à rayons X John Spence La cristallographie présente dans notre vie quotidienne Martijn Fransen La recherche en cristallographie dans le monde en développement Juliette Pradon Introduction par Sunday Asuquo Thomas La cristallographie dans l étude de l Univers David Bish et David Blake Bref historique des technologies utilisées en cristallographie Frank Burgazy Introduction par Diego Lamas La cristallographie dans l étude de l art et des objets historiques Philippe Walter 11:30 Session 4 : La cristallographie, la symétrie et l art Cette session sera présidée par Hocine Merazig. La symétrie dans l art et l architecture de l Age d or occidental de l Islam Abdelmalek Thalal Les jalons dans les arts décoratifs de l Islam oriental à travers les yeux des cristallographes Emil Makovicky Mathématiques modernes dans l architecture Islamique médiévale Peter J. Lu 12:30 Session 5: La cristallographie et la paix IUCrJ et cristallographie : actions à travers les nations Samar Hasnain Le projet SESAME : faire avancer la science, créer des passerelles Chris Llewellyn Smith 13:05 Remarques de clôture Maciej Nalecz, Directeur, Secrétaire exécutif du Programme international relatif aux sciences fondamentales de l UNESCO Jeunes talentueux cristallographes du monde 13:15 Fin de la Cérémonie de lancement Yvon Bibila Delia Haynes Mohamed Eddaoudi Rumana Akther Jahan Ji-Joon Song Adriana Serquis Marcin Nowotny Anders Ø. Madsen Programme 5

8 6 Messages Synopsis Année internationale de la cristallographie 2014 Cristallographie : passé, présent et futur Jenny Glusker Cette présente célébration de l Année internationale de la cristallographie se concentre sur les changements au niveau de la compréhension de la structure tridimensionnelle de la matière depuis la publication du rapport sur la détermination de la première structure d un cristal, celle du chlorure de sodium, en 1914, par W. H. et W. L. Bragg. Ma présentation portera sur notre compréhension des structures internes des cristaux au fil du temps jusqu en 1914, les motifs de diffraction aux rayons X obtenus en 1912 par von Laue et ses collègues, ainsi que les études mathématiques et technologiques inspirées au fil des années jusqu à maintenant (2014) qui nous ont permis d interpréter les motifs de diffraction aux rayons X (et plus tard neutrons) de tout cristal en termes d arrangement tridimensionnel des atomes au sein de l unité répétitive du cristal. Les cristallographes aux rayons X peuvent maintenant travailler de manière très précise sur des molécules aussi larges que des virus et sur des cristaux moins ordonnés et obtenir des résultats présentant l identification correcte des atomes et la configuration absolue de l arrangement atomique. Quelques retombées des résultats sur la structure sur différents domaines scientifiques seront ensuite décrites et des précisions sur les études à venir seront apportées. Aperçu structurel de la signalisation par le récepteur couplé à la protéine G Brian Kobilka Les récepteurs couplés aux protéines G (GPCRs) dirigent la majorité des réponses transmembranaires aux hormones et neurotransmetteurs et servent à la médiation des sens de la vue, de l odorat et du toucher. Le récepteur adrénergique β 2 (β 2 AR) et les récepteurs muscariniques M2 sont des prototypes des GPCRs de la Famille A qui transmettent les réponses physiologiques à l activité du système nerveux autonome. Nous avons obtenu les structures tridimensionnelles du β 2 AR et du récepteur muscarinique M2 dans leurs conformations actives et inactives, ainsi que la structure du β 2 AR en complexe avec le Gs de la protéine G. Nous avons également utilisé la fluorescence, la spectroscopie par RPE et RMN pour étudier les propriétés dynamiques du β 2 AR et les changements de conformation spécifiques au ligand. Je discuterai de ce que nous ont appris ces études sur la régulation allostérique de la structure du GPCR par les protéines G et les ligands. Robert Lefkowitz a attaché un isotope radioactif de l iode à différentes hormones. En retraçant les radiations émises par l isotope, il réussit à trouver le récepteur de l adrénaline, lui permettant de comprendre son fonctionnement. Dans les années 1980, Brian Kobilka a réussi à identifier le gène qui régule la formation de ce récepteur. Les deux chercheurs ont également démontré que le récepteur en question était similaire à ceux qui dans les yeux permettent la capture de la lumière. Il a été montré plus tard qu il s agit en fait d une famille de récepteurs qui se ressemblent et agissent de manière similaire, connus comme étant les récepteurs couplés aux protéines G. Près de la moitié des médicaments utilisés de nos jours utilise ce genre de récepteurs. (Source : Note : Qu est-ce qu un récepteur couplé aux protéines G? Lorsque vous avez peur, votre cœur bat la chamade, votre pression artérielle augmente et vous respirez lourdement. Ceci est partiellement dû à la montée d adrénaline dans votre organisme, qui induit une accélération de votre rythme cardiaque. L adrénaline est une hormone, une substance qui permet la communication entre les cellules de votre corps. Chaque cellule contient un petit récepteur qui est capable de recevoir des hormones. À quoi ressemblent ces récepteurs et comment ils fonctionnent est demeuré un mystère pendant plusieurs années. Pour mieux les comprendre, en 1968,

9 Les avancées récentes de la science, en particulier en cristallographie, au Brésil Glaucius Oliva La science brésilienne est relativement récente. Les premières institutions d enseignement supérieur, les maisons d éditions et bibliothèques n ont été permises qu après l arrivée de la famille royale portugaise en Le 19ème siècle n a vu s établir que quelques écoles de droit et de médecine, et la première université n a vu le jour qu au début du 20eme siècle. La science locale était restreinte à quelques instituts de recherches spécialisés en santé publique, dirigés par des pionniers tels qu Oswaldo Cruz et Carlos Chagas. L Académie brésilienne des sciences (ABC) a été créée en 1916, et la Société brésilienne pour l avancement des sciences (SBPC) en Ces deux institutions ont toutes les deux joué un rôle important dans la mise en place d une politique scientifique nationale. diffraction des matériaux poudreux. La cristallographie des protéines ne commença que beaucoup plus tard, dans les années 1990, lancée par la mise en place du premier synchrotron dans l hémisphère sud LNS en L Association brésiliennes de cristallographie, quant à elle, a été créée en 1972 et la production scientifique dans cette discipline est allée crescendo avec 14,400 publications parues dans des revues internationales entre 2000 et 2013 dont au moins un des auteurs est basé au Brésil. D autres indicateurs scientifiques, notamment en cristallographie, seront présentés, ainsi que les perspectives d avenir au Brésil. En 1951, le Conseil national de développement scientifique et technologique (CNPq) a été créé avec pour mission de promouvoir le développement de a science et la technologie dans le pays. Malgré son histoire récente en matière scientifique, le Brésil a pourtant fait des avancées importantes en science et technologie, ce qui a eu un impact significatif sur son économie. La recherche en cristallographie a été établie au Brésil dans les années Au départ elle était affiliée à la minéralogie, une discipline sœur, avec pour pionnier le Professeur Y. P. Mascarenhas, qui introduisit l étude des petites molécules, des monocristaux et de la La cristallographie en Afrique du Sud Thomas Auf der Heyde and Catherine Esterhuysen La cristallographie a été implantée en Afrique du Sud sur une base solide dès 1937 avec l'arrivée à l'université de Cape Town de R. W. James, un ami proche et collaborateur de W. L. Bragg. Dans cette présentation, le développement de la cristallographie en Afrique du Sud sera décrite à partir de ce point de départ jusqu à la période prospère actuelle que connaît sa communauté de cristallographes. Un court message de soutien du Département des sciences et de la technologie de la République d Afrique du Sud sera également délivré. Synopsis 7

10 8 Messages Synopsis Année internationale de la cristallographie 2014 La cristallographie en Fédération de Russie Mikhail Kovalchuk Le 20 ème siècle a été celui des matériaux ordonnés : les cristaux, les structures hautement ordonnées et la diffraction aux rayons X comme méthode d'étude et de suivi de ceux-ci. Actuellement, nous passons à l âge des matériaux irréguliers et désordonnés hybride et biomatériaux notamment, qui sont construits à partir des sciences et technologies nano-, bio-, infoet cognitives (NBIC). La cristallographie moderne est principalement basée sur des installations lourdes, telles que le rayonnement synchrotron et les sources à neutrons. Les possibilités future en termes de nouvelle La cristallographie en Chine Song Gao Je présente la cristallographie en Chine (continentale), dans le passé, le présent et le futur. L étude de la cristallographie était difficile avant les années 1970, à cause de l environnement de la recherche et les mauvaises conditions dans lesquelles celle-ci devait se pratiquer à l époque. Malgré tout, des pionniers ont établi avec succès des laboratoires et organisations, formé des étudiants et chercheurs, et déterminé la structure cristalline de l insuline en haute résolution, ce qui constitue la plus grande réalisation au cours de cette période. Au cours des vingt dernières années du 20 e siècle, la Chine a connu un développement rapide de la cristallographie, qui a couvert de larges domaines de recherche. Les scientifiques chinois ont été capables de contribuer à la recherche mondiale par une série de cristaux optiques non-linéaires comme le BBO et le LBO ; ils ont développé la théorie et des applications de super-réseaux diélectriques ; ils ont aidé à confirmer l existence des quasi-cristaux et développé des méthodes directes. Les installations de rayonnement synchrotron et les sources de neutrons étaient en construction à cette époque. Depuis 2000, le développement et l amélioration des instruments de laboratoire, ainsi que la disponibilité d installations domestiques de rayonnement synchrotron (Pékin et Shanghai), ont permis aux cristallographie basée sur des technologies à rayon X, les lasers à électrons libres et les synchrotrons de quatrième génération auront la capacité de transformer la cristallographie classique en trois dimensions en une plus performante en quatre dimensions (avec une dimension temporelle supplémentaire). Cela ouvrira la voie à l'holographie à rayons X. Dans ce contexte, la cristallographie, avec son essence interdisciplinaire, offre une base méthodologique pour le développement des sciences de la convergence au 21 ème siècle. cristallographes chinois d étudier différents systèmes, des macromolécules aux supraconducteurs. Les chercheurs en biologie structurale ont dévoilé les structures et fonctions de protéines ou complexes protéinaires liés à des maladies humaines comme le SRAS, le VIH et la grippe aviaire, ainsi que les structures et fonctions de complexes collecteurs de lumières, le mécanisme à l origine de l apoptose, etc. En ce qui concerne les petites molécules, les chimistes chinois ont exploré une large variété de matériaux fonctionnels à base de molécules (magnétiques, poreux, optiques, diélectriques, etc.) et leur ingénierie cristalline, avec des études offrant une contribution significative au CCDC. La Chine a développé le KBBF, un autre cristal optique non-linéaire important et utile pour la production de lasers ultraviolet profonds. La diffraction poudre aux rayons X est utilisée pour la caractérisation de nouveaux supraconducteurs, de minéraux et pour résoudre les structures de zéolites complexes. La microscopie électronique est utilisée pour l étude des structures de complexes moléculaires biologiques, ainsi que des oxydes, composés intermétalliques et zéolites. La cristallographie des médicaments a commencé à se développer en Chine. Le futur de la cristallographie en Chine semble prometteur. La Société chinoise de cristallographie compte actuellement 1500 membres.

11 Micron- sized droplet beam used to spray bioparmcles across the X- ray l Des tubes aux lasers à rayons X John Spence Cette présentation examinera brièvement l'histoire de la cristallographie aux rayons X, depuis les premiers travaux de Roentgen, von Laue, Bragg et d autres, à travers l'ère du synchrotron, jusqu à la récente invention du disque laser à rayons X (XFEL). Je vais montrer comment la découverte de l'effet XFEL «diffracte-et-détruit» a conduit à l invention d une nouvelle méthode en cristallographie des protéines, ce qui paradoxalement propose une solution au problème des dégâts dus à l'irradiation. L'utilisation très brève mais intense d'impulsions aux rayons X permet d'obtenir des images instantanées de molécules biologiques, avant que l'illumination intense qui, elle, permet de voir des détails infimes, ne détruise l échantillon. En utilisant une telle technique «shutter speed» au lieu de la congélation d'échantillons, cette approche permet aux images des molécules d'être enregistrées à température ambiante comme dans leur environnement liquide naturel. En outre, cette formation d'images à grande vitesse dans un model stroboscopique offre une nouvelle approche pour la réalisation de «films moléculaires» dans lesquels nous espérons enregistrer des images de machines moléculaires au travail. Je vais vous décrire les progrès récents dans cette veine, tirées de notre travail avec de nombreux collaborateurs, appliqués à plusieurs The molécules US Dept. de of protéines Energy's importantes. X- ray laser at Il SLAC s'agit was notamment the world s first hard it produces de celles qui 9 kv sont X- rays impliqués in pulses dans as le processus brief at 10 de fs, with about 1E12 pho photosynthèse (lesquelles, dans toutes les plantes vertes, participent à la création de l'oxygène que nous respirons à partir de l'eau), une enzyme qui est une cible thérapeutique importante pour la maladie du sommeil, et une protéine «GPCR» humaine également important pour la confection de médicaments. La cristallographie présente dans notre vie quotidienne Martijn Fransen La cristallographie est partout dans le monde qui nous entoure, dans notre vie quotidienne. En fait, souvent, la propriété cristallographique des produits autour de nous détermine leur performance. Sans la connaissance de la cristallographie, nous n'aurions pas été en mesure de «recréer» le monde autour de nous. Les connaissances cristallographiques nous aident à faire du monde un endroit meilleur. Dans cette présentation, nous allons montrer, avec quelques exemples, l'importance de la cristallographie dans notre vie quotidienne, en faisant un zoom sur quelques produits que nous utilisons tous. Nous expliquerons pourquoi la cristallographie détermine leur performance. Synopsis 9

12 10 Messages Synopsis Année internationale de la cristallographie 2014 La recherche en cristallographique dans le monde en développement Juliette Pradon Les bases de données cristallographiques qui incarnent le monde moléculaire sont faciles d'accès et peuvent être recherchées et analysées par les logiciels à un coût minime. Ils sont donc bien adaptés pour une recherche de qualité dans les pays où les possibilités financières sont limitées. Dans cet exposé, les résultats d'une récente collaboration entre le Centre de données cristallographiques de Cambridge (CDCC) et le groupe de recherche coordonné par le professeur G. Zéphirin Yav de l'université de Kinshasa (République démocratique du Congo, seront utilisés pour montrer qu une recherche de haut niveau peut être réalisée dans les pays en développement tout en stimulant le développement local. Deux étudiants, un en Master et l'autre en doctorat, travaillent avec le CDCC et avec d'autres ressources de chimie analytique pour comprendre le comportement des éléments du sélénium et du tellure dans les interactions intermoléculaires. Ceci dans le but d'obtenir une meilleure compréhension de leurs effets dans un environnement biologique et d'autres systèmes critiques. Les premiers résultats de la diffraction aux rayons X venus d une autre planète David Bish Le laboratoire Mars Science Laboratory (MSL) a commencé son voyage vers Mars en novembre 2011 et débarqua sur le cratère Gale dans la nuit du 5 août Le cratère Gale est occupé en son centre par le Mt Sharp, qui est trois fois plus haut que le Grand Canyon (États-Unis) est profond. MSL transporte dix instruments sur, ou à l'intérieur, du robot Curiosity rover, y compris CheMin, un instrument miniature de diffraction aux rayons X (DRX) et fluorescence aux rayons X (FRX). La DRX est une technique bien établie sur Terre, utilisant le plus souvent des installations lourdes en laboratoire. Elle peut fournir des identifications plus précises des minéraux en comparaison à toute autre méthode précédemment utilisée sur la planète rouge. Curiosity a fourni des échantillons tamisés (150 μm) de sols à CheMin qui a la taille d une boite de chaussure. Les premières données de DRX ont été mesurées avec succès sur Mars en octobre 2012, coïncidant avec le 100 ème anniversaire de la découverte de la diffraction aux rayons X par von Laue. L instrument CheMin DRX/FRX a tout d abord analysé un échantillon de sol/poussière martiens recueillis sur une dune, et a constaté qu il était très similaire au Premier motif de diffraction aux rayons X obtenu sur une autre planète, 2012

13 sol sur les flancs du volcan Mauna Kea à Hawaï. Cet échantillon contenait des minéraux qui se trouvent couramment dans les basaltes, mélangés avec des matériaux amorphes ou vitreux. Aucun des minéraux argileux connus n ont été découverts dans le sol Martien, ce qui suggère une absence d interaction avec de l eau liquide. Les analyses par DRX ultérieures de roches forées ont révélé la présence de minéraux argileux en plus des minéraux trouvés dans le basalte. Le niveau de détail fourni par le CheMin était auparavant impossible à obtenir, et fournit même des informations sur les conditions de formation des roches. Les minéraux argileux sont compatibles avec la formation dans l eau. En outre, l âge de ces roches montre que Mars a eu environnement humide plus récemment qu on ne le pensait. De plus, les minéraux particuliers trouvés dans les roches sont compatibles avec un milieu propice à la vie, c est à dire avec un ph voisin de la neutralité et des températures modérées. L importance des cristaux dans la formation et l évolution des premiers composés biogènes, dans leur livraison habitable zones et dans l énergétique début de la vie David Blake La formation des premiers composés organiques abiotiques dans les nuages moléculaires froids est modulée par la structure de la glace d eau à chaque étape de formation des étoiles et des planètes. L effondrement local du gaz, de la poussière et des grains enrobés de glace d eau dans ces nuages a formé des disques stellaires, le lieu de naissance des étoiles et des planètes. Au cours de ce processus, les planètes telluriques internes ont reçu des matériaux prébiotiques comme molécules organiques complexes et comme composés organiques piégés dans des glaces amorphes et polycristallines, ainsi que dans des hydrates clathrates à point de fusion élevé. Dans l environnement proche de la surface des planètes dans la zone habitable, telles que la Terre et Mars, l interaction des minéraux du manteau comme l olivine avec l eau et le CO 2 produit aussi des composés prébiotiques organiques simples par des réactions Fischer-Tropsch. Le H 2 libéré dans ces réactions eau roche peut se comporter comme une source d énergie pour la vie chemolithotrophique précoce. L oxydation naturelle du Fe dans l olivine qui produit de la magnétite ainsi que de la serpentine ( «serpentinisation» ) est l une des nombreuses réactions redox à base de minéraux utilisées par des organismes primitifs, dont les produits peuvent être identifiés et étudiés par diffraction des rayons X. L instrument CheMin DRX/FRX sur le Laboratoire scientifique pour Mars du rover Curiosity a été conçu et construit sur une période de 20 ans afin d identifier les «environnements habitables» sur Mars en se servant de la minéralogie des roches anciennes. CheMin a analysé activement la minéralogie des roches et du sol dans le cratère Gale sur Mars depuis août 2012, ce qui sera décrit en détail par mon collègue David Bish (voir le résumé précédent). Sur Terre, des produits commerciaux portables et alimentés par des batteries, dérivés de l instrument CheMin, sont utilisés dans l exploration minérale, pétrolière et gazière, ainsi que dans la conservation d objets d art et d antiquités. Ils sont également prometteurs pour l identification des contrefaçons de produits pharmaceutiques dans les pays en développement. Bref historique des technologies utilisées en cristallographie Frank Burgäzy Des travaux pionniers et Laue et Bragg jusqu aux dernières expériences synchrotron d aujourd hui, la technologie et les méthodes disponibles pour les cristallographes se sont considérablement développées au cours des 100 dernières années. Les développements historiques dans les sources, les optiques, les détecteurs et les techniques logicielles sont décrites avec les découvertes scientifiques majeures qui ont été obtenus à partir de chaque nouvelle génération de technologie. NASA Synopsis 11

14 12 Messages Synopsis Année internationale de la cristallographie 2014 La cristallographie dans l étude de l art et des objets historiques Philippe Walter L étude du patrimoine culturel nécessite des techniques avancées mettant en lumière les réalisations anciennes et aidant à leur préservation. La mise en œuvre de nouveaux outils d analyse, y compris les laboratoires mobiles ou des installations à grande échelle telles que le rayonnement synchrotron et les sources de neutrons, permet de «voir» en profondeur à l intérieur des matériaux artistiques et archéologiques, des échelles millimétrique à nanométrique. Au cours de cette conférence, je vais vous montrer différentes applications et les besoins potentiels en termes d études cristallographiques permettant de caractériser la nature et le mode de préparation de différents pigments: origine des minéraux, des produits chimiques de synthèse, l écrasement des cristaux, le mélange des différentes matières, etc. Le caractère précieux des œuvres artistiques les plus célèbres et leur unicité impliquent une minutie particulière dans leur manipulation d où l utilisation des instruments de diffraction aux rayons X, qui peuvent donner le maximum d informations, de manière non-intrusive, directement sur les objets in situ dans un musée ou dans un site archéologique. La symétrie dans l art et l architecture de l Age d or occidental de l Islam Abdelmalek Thalal L histoire du Maghreb a été étroitement liée à celle de l Andalousie, depuis la conquête de l Andalousie par les musulmans arabo-berbère et la mise en place du califat Omeyyade du 8 ème jusqu à la perte de Grenade au 15 ème siècle. Le mélange des populations d origines ethniques différentes a donné naissance à une civilisation qui a rayonné scientifiquement et culturellement dans le monde entier. Cette brillante civilisation a particulièrement favorisé le développement d une forme artistique originale, riche et variée, intégrant les principes géométriques dans la construction de modèles complexes qui apparaissent dans les décorations architecturales. Cette forme très stylisée de l art mauresque a évolué au fil des siècles, partant de simples dessins à des motifs géométriques complexes impliquant un haut degré de symétrie. La Grande Mosquée de Cordoue, les madrasas de Fès, le palais de l Alhambra et les merveilles architecturales mauresques sont quelques exemples de bâtiments historiques qui reflètent l évolution de l art et de l architecture pendant l Age d or occidental de l Islam.

15 Les jalons dans les arts décoratifs de l Islam oriental à travers les yeux des cristallographes Emil Makovicky L art décoratif Islamique est peut-être le plus riche qui ait jamais été créé. Bien qu il existe des différences entre les écoles orientales et occidentales, il transcende à la fois les frontières des pays, les langues et les replis identitaires nationaux. Nous allons nous concentrer sur la branche orientale de la culture Islamique, dont nous allons comparer les approches avec celles de l Islam occidental. Une des gloires des motifs géométriques Islamiques faites en briques non émaillés est liée à la règle de Turcomans Seldjoukides d Asie centrale et d Iran. En effet, les tombes, les tours et les minarets étaient joliment ornés. L avènement de la lumière et du verni bleu foncé ont contribué à perfectionner ces créations. En Anatolie, la géologie impressionnante a certainement influencé l expression artistique de cette époque: sculpture d ornementation sur basalte, etc. Les motifs entrelacés sont communs et nous conduisent au-delà des groupes de symétries du plan. L art Moghole d Inde a été influencé par la disponibilité et la proximité de grès fins. Dans l art Islamique oriental, les artisans ont réussi à se libérer du monde des motifs périodiques pour la première fois à la fin du 12 ème siècle. En 1991, nous avons décrit un modèle quasi-périodique décagonale ornant une tour funéraire seldjoukide à Maragha (Iran). Les modifications des siècles suivants sont connues et répertoriés aujourd hui en plusieurs endroits tels qu à Ispahan, Konya (Turquie) et en plus autres endroits de façon fragmentaire. La profondeur de la compréhension en géométrie des artistes de cette époque est étonnante. Les comparaisons de modèles quasipériodiques décagonaux et octogonaux découverts dans l ouest du monde Islamique sont très intéressantes. Les découvertes de glaçages et vernis parfaits de couleurs ont éliminés beaucoup de l art géométrique virtuose d origine Iranienne. Les motifs étaient désormais peints sur des carreaux carrés plutôt que sur des éléments en brique. Une branche florissante de l art du carrelage et du vitrage était liée à l art de la tuile d Iznik en Turquie. Des études détaillées montrent que les premiers temps de la symétrie des pavages étaient un monde fascinant où l application directe au processus de pose de tuiles et carreaux a permis de comprendre certaines erreurs anciennes. Mathématiques modernes dans l architecture Islamique médiévale Peter J. Lu La vision conventionnelle stipule que les motifs girih (étoiles et polygones géométriques) dans l architecture médiévale islamique ont été conçus en tant que réseaux de lignes en zigzag et dessinés directement à la règle et au compas. Je décrirai des découvertes récentes qui montrent qu en 1200, une avancée conceptuelle a vu le jour, dans laquelle les motifs girih sont repensés sous forme de mosaïques d une série spéciale de polygones équilatéraux (pavage girih) décorés avec des lignes. Ces pavages girih ont permis la création de motifs girih d une périodicité de plus en plus complexe. Au 15ème siècle, l approche de tessellation a été combinée à des transformations auto-similaires pour créer des motifs quasi-cristallins presque parfaits. Les motifs quasicristaux ont des propriétés remarquables : ils ne se répètent pas périodiquement, présentent une symétrie spéciale et ne furent compris par le monde occidental qu à partir de Je discuterai certaines propriétés des carreaux quasi-cristallins et de leur relation avec le carreau de le pavage de Penrose, peut-être le mieux connu des motifs quasi-cristaux. Synopsis 13

16 14 Messages Synopsis Année internationale de la cristallographie 2014 IUCrJ et cristallographie : actions à travers les nations Samar Hasnain La création de l Union internationale de cristallographie (UICr) et sa première revue Acta Crystallographica sont l expression claire des nations à travailler ensemble. Lawrence Bragg et Max von Laue ont été les premiers élus, Président et Présidents d honneur de l UICr, respectivement. Tandis que Paul Ewald, lui, était l éditeur fondateur d Acta Cryst. Un siècle après le premier prix Nobel en cristallographie, l UICr a lancé un journal scientifique ouvert à tous, intitulé IUCrJ. Je vais également mettre en évidence brièvement deux exemples relativement modernes de pays qui s illustrent en travaillant ensemble sur des projets de source de rayonnement synchrotron et de calcul sur machine (Collaborative Computational Project 4). Le projet SESAME : faire avancer la science, créer des passerelles Chris Llewellyn Smith SESAME (Synchrotron-light for Experimental Science and Applications in the Middle East) est une source de lumière synchrotron 2,5GeV de troisième génération, actuellement en construction en Jordanie. Les membres sont actuellement l Autorité palestinienne, le Bahreïn, Chypre, l Egypte, l Iran, Israël, la Jordanie, le Pakistan et la Turquie. SESAME aura pour mission de : Renforcer la recherche scientifique de niveau international au Moyen-Orient et dans les pays voisins, dans des domaines aussi variés que la médecine et la biologie, la science des matériaux, la physique et la chimie, l environnement, l agriculture et l archéologie ; Stimuler la collaboration entre les pays, le dialogue et la compréhension entre des scientifiques venus de différents horizons culturels, politiques et religieux ; et il est à espérer qu il pourra : Inverser la fuite des cerveaux qui freine la progression de l éducation scientifique et de la recherche. SESAME a été créé de manière «bottom-up» (du bas vers le haut) par des scientifiques qui ont persuadé leurs gouvernements d y adhérer. Il a été établi sur le modèle du CERN et sous les auspices de l UNESCO. SESAME est en bonne voie pour démarrer fin 2015 ou début 2016, bien qu il reste des défis à relever. Après avoir présenté les origines de SESAME, je décrirai le statut du projet et le programme expérimental initial. Le bâtiment The SESAME de SESAME building à 35 km 35 au km nord-ouest north west d Amman, of Amman, en Jordanie

17 Programme international relatif aux sciences fondamentales de l UNESCO Maciej Nalecz Toutes les activités de l UNESCO dans le domaine des sciences fondamentales sont mises en œuvre dans le cadre du Programme international relatif aux sciences fondamentales, y compris la préparation, la coordination et le suivi des années internationales dans ce domaine. L Année internationale de la cristallographie fait suite aux Années internationales des mathématiques (1999), de la physique (2005) et de la chimie (2011). Elle précède l Année internationale de la lumière (2015). L Année internationale de la cristallographie apporte une pierre supplémentaire à l édifice qui promeut les sciences fondamentales. L objectif est de développer la prise de conscience scientifique et de mettre en évidence les bénéfices que la science peut apporter à la société. Le plaidoyer pour la science peut prendre la forme d éducation scientifique, de popularisation des réalisations scientifiques qui lient les avancés en sciences fondamentales au progrès technologique, ou la mise en évidence du rôle clé que jouent les sciences et les technologies résultantes dans le développement durable. Les années internationales ne se réduisent pas à un an de célébration dans une discipline donnée. Au contraire, elles engendrent de nombreuses activités sur le long terme et durables qui continuent bien après l année. Prenons l exemple de l Année internationale de la physique (2005). Cette Année a conduit à l introduction, à l UNESCO, d un programme de formation sur l enseignement actif en optique et photonique. Ce programme se poursuit jusqu à ce jour dans le cadre du Programme international relatif aux sciences fondamentales (PISF) de l UNESCO, en étroite collaboration avec le Centre international de physique théorique Abdus Salam et il est financé partiellement par la Société internationale d optique et de photonique (SPIE). De la même manière, l Année internationale de la chimie a donné naissance à l Expérience mondiale de chimie sur l eau, au cours de laquelle des élèves du monde entier ont mesuré la pureté de l eau en utilisant des kits de micro-analyse. L expérience a depuis été intégrée dans le programme d enseignement des écoles du secondaire dans de nombreux pays. L Année internationale de la chimie a aussi engendré le programme Chimie verte pour la vie, mis en place par le Programme international relatif aux sciences fondamentales, en étroite collaboration avec l Union internationale de la chimie pure et appliquée et financé par le producteur russe d engrais PhosAgro. L Année internationale de la cristallographie ne sera pas une exception. A titre d exemple, le projet des laboratoires de démonstration («Open Labs»), initié par l UNESCO et l Union internationale de la cristallographie en 2014, continuera à être mis en place bien après l Année, sous forme de centres de formation en cristallographie pour les pays en développement. Biological crystals Synopsis 15

18 16 Modérateurs Année internationale de la cristallographie 2014 Modérateurs Neil Ford a trente ans d expérience professionnelle, qui peut être divisée en trois parties : journaliste de radiotélévision primé au Canada dans le domaine du développement économique et de l identité culturelle; militant de base dans le monde en développement, élaborant des stratégies de partenariat et gouvernance pour permettre aux personnes marginalisées d exprimer leurs opinions sur leur propre développement ; et, troisièmement, spécialiste média et communication dans le Système des Nations Unies. Il conçoit et diffuse des stratégies de communication et partenariat dans le but de soutenir la liberté d expression, promouvoir l égalité hommes femmes et permettre aux jeunes de revendiquer leurs droits et de participer au processus de décision de manière efficace. Philip Ball est un écrivain freelance. Auparavant, il a été pendant plus de 20 ans un des rédacteurs en chef du journal Nature. Il est l auteur de nombreux livres sur les interactions des sciences, des arts et de la culture au sens large, y compris : The Self-Made Tapestry: Pattern Formation in Nature ; Bright Earth: the Invention of Colour ; Critical Mass et ; The Music Instinct.

19 Conférenciers Messages de bienvenue, 20 janvier 2014 Irina Bokova est la Directrice générale de l Organisation des Nations unies pour l éducation, la science et la culture (UNESCO) depuis Elle a été élue pour un second mandat de quatre ans en Mme Bokova a été Ministre des Affaires étrangères de la Bulgarie et Coordinatrice des relations Bulgarie Union Européenne ( ). Elle a également occupé le poste d Ambassadrice auprès de la France et de l UNESCO.. Gautam Desiraju est Professeur de chimie à l Indian Institute of Science à Bangalore et Président de l Union internationale de cristallographie ( ). Il a publié environ 375 articles et est l un des scientifiques indiens les plus cités. Il est membre du comité consultatif de rédaction du Journal of the American Chemical Society, Angewandte Chemie et Chemical Communications, et l un des rédacteurs en chef du nouveau journal en libre accès de l IUCr, IUCrJ. Il a reçu le Humboldt Forschungspreis et le TWAS award en chimie. Alain Fuchs a été nommé Président du Centre nationale de la recherche scientifique en janvier Il était précédemment Directeur de l Ecole normale supérieure de chimie de Paris depuis Il a également été président de la Division de chimie physique de la Société française de chimie et de la Société française de physique (2002 à 2005). Prof. Fuchs est chevalier de la Légion d honneur française (2010). Il est également membre d Academia Europaea et de la Royal Society of Chemistry. Nicole Moreau est l ancienne présidente de l Union internationale pour la chimie pure et appliquée. Depuis 2005, elle est Secrétaire du Comité du prix international de la Fondation de la Maison de la chimie. Elle était directrice de recherche au Centre national de la recherche scientifique (CNRS) jusqu en 1993, quand elle a été nommée Professeur permanente à l Université Pierre et Marie Curie (Paris 6). Six année plus tard, elle a commencé à travailler en tant que Professeur à l Ecole nationale supérieure de chimie de Paris (ENSCP), où elle a rejoint le laboratoire du CNRS travaillant sur les synthèses organiques sélectives et les produits naturels. Né et formé en Nouvelle Zélande, John Dudley est chercheur au CNRS, à l Institut Franche-Comté Électronique, mécanique, thermique et optique Sciences et technologies (FEMTO-ST), et à l Université de Franche- Comté à Besançon, France. Il étudie de nombreux domaines de l optique et de la physique nonlinéaire et est actuellement co-lauréat d une bourse de recherche du Conseil européen de la recherche pour l étude des événements extrêmes. Il est membre de l Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE), de la Société d optique européenne et de l Optical Society of America. Il participe à des activités en éducation scientifique dans de nombreuses organisations professionnelles dans le monde entier. Il est actuellement Président de la Société européenne de physique. Conférenciers 17

20 18 Conférenciers Année internationale de la cristallographie 2014 Walter V. Maresch est Président de l Association internationale de minéralogie ( ). Il est né en Europe, a grandi au Canada et a reçu ses diplômes en géologie et géophysique ainsi qu en minéralogie des Universités de Toronto, de Princeton et de Ruhr- Bochum. Il a été chercheur en pétrologie expérimentale, Professeur associé en pétrologie et géologie économique et titulaire de la chaire en pétrologie dans les Universités de Bochum et Münster en Allemagne. Ses principaux domaines d étude sont la chimie cristalline des minéraux des substrats rocheux et la pétrologie des roches de haute-pression et des systèmes fluides-roches. Ses travaux en métrologie comprennent études en laboratoire et études sur le terrain. Gregory A. Petsko est un biochimiste américain, membre de l Académie nationale des sciences des États-Unis. Il est Professeur Gyula and Katica Tauber en biochimie et chimie à l Université de Brandeis. Il est l ancien président de l American Society for Biochemistry and Molecular Biology. En avril 2010, il a été élu à l American Philosophical Society. Son domaine de recherche est la cristallographie des protéines. Il est co-auteur, avec Dagmar Ringe, de Structure et fonction de la protéine. Il est également l auteur d une colonne mensuelle dans Genome Biology, ayant pris modèle sur une colonne amusante de Sydney Brenner parue dans Current Biology. Claude Lecomte est Professeur de physique et de cristallographie et Professeur émérite depuis Ancien président de l Association française de cristallographie ( ), il est actuellement Viceprésident de l Union internationale de la cristallographie, où il est en charge de l Initiative pour la cristallographie en Afrique et de la contribution de l IUCr au projet des laboratoires de démonstration, en collaboration avec l UNESCO. Il est le fondateur du laboratoire CRM2 de cristallographie, résonnance magnétique et modélisations, au CNRS-Université de Lorraine, dont il a été le directeur de 1995 à Ancien président de l association européenne de cristallographie ( ), il est lauréat du Prix Max Perutz 2010 remis par cette association. Son domaine de recherche est l analyse de la densité électronique par la cristallographie et ses applications. Etapes clés de la cristallographie et perspectives futures Christian Brönnimann est fondateur et directeur de Dectris Ltd, entreprise leader mondial dans le domaine des détecteurs pour la diffraction aux rayons X. Il a obtenu son doctorat à l Institut Paul Scherrer à Villingen (Suisse), dans le domaine de la physique des hautes énergies. En 1997, il a commencé à développer des détecteurs hybrides de pixels pour Swiss Light Source. Il a décidé de commercialiser une de ses avancées majeures, avec le premier détecteur Pilatus grande surface en L année suivante, il a fondé Dectris avec trois partenaires. La commercialisation de détecteurs rapides, grande surface et fiables pour des applications synchrotron a connu un grand succès. Fin 2013, Dectris employait plus de 50 employés hautement qualifiés. Actuellement, 650 systèmes de détection sont utilisés dans des synchrotrons et sources de laboratoire à travers le monde, la grande majorité étant utilisée pour des expériences de diffractions répondant à des défis scientifiques. Jenny Pickworth Glusker a étudié à l Université d Oxford. Elle a travaillé avec Dorothy Crowfoot Hodgkin sur la structure cristalline d un dérivé de la vitamine B 12, ce qui a contribué à l obtention de la formule chimique de cette vitamine. Après avoir travaillé sur les structures des peptides à Caltech sous la direction de Robert Corey et Linus Pauling, elle est partie travailler à Philadelphie avec Lindo Patterson au Fox Chase Cancer Center. Elle y est restée et a étudié des structures cristallines présentant un intérêt en biochimie, y compris des agents anti-tumeurs et carcinogènes et leur interactions possibles avec l ADN, différents mécanismes enzymatiques et les structures aux rayons X et neutrons de l enzyme xylose isomérase.

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