Rémi Métivier : La beauté des molécules

Rémi Métivier est chercheur au laboratoire Photophysique et photochimie supramoléculaires et macromoléculaires (PPSM – Univ. Paris-Saclay, ENS Paris-Saclay, CNRS). À partir de la compréhension de phénomènes physiques fondamentaux, il fabrique et étudie des molécules de synthèse aux propriétés singulières et innovantes, qui se prolongent dans de multiples applications : des systèmes optiques aux matériaux intelligents. 

Rémi Métivier se passionne depuis toujours pour les molécules, en particulier leur interaction avec la lumière, un domaine à l’interface de la chimie et de la physique. « Ces processus fondamentaux sont étudiés depuis des siècles et certains d’entre eux restent encore à comprendre. J’étudie les molécules qui possèdent des propriétés de photochromisme et de fluorescence. Cette combinaison est particulièrement intéressante pour de nombreuses applications actuelles et potentielles, même si je ne suis pas forcément spécialiste pour faire arriver ces molécules sur le marché », explique le chercheur.

Lumineuses et intelligentes

La spécialité de Rémi Métivier est le « photochromisme », c’est-à-dire la capacité de certaines molécules à changer de couleur sous l’effet de la lumière. Les applications concernent les systèmes optiques (affichage et stockage de l’information, imagerie, …), ou énergétiques (génération et stockage d’énergie solaire), jusqu’aux « matériaux intelligents », comme par exemple le vitrage capable de s’obscurcir spontanément à la lumière. Avec sa collègue Clémence Allain, le chercheur étudie également le phénomène de « mécano-fluorochromisme », spécifique de molécules fluorescentes dont le comportement est modifié par stimulation mécanique (pression, frottement). Les perspectives sont là aussi nombreuses, pour des usages en tant que revêtements, capteurs de force ou marqueurs de dommages, dans les secteurs de la construction, de la sécurité ou de l’emballage.

Pour fabriquer et caractériser les molécules de synthèse, le chercheur utilise des instruments de haute technologie : spectromètres, lasers impulsionnels, etc. Le laboratoire PPSM couvre tous les aspects, de la synthèse à la caractérisation optique et développe de nombreuses collaborations à l’étranger, en Europe et en Asie, en particulier avec le Japon. « Nous travaillons depuis de très nombreuses années avec les universités japonaises : Nara Institute of Science and Technology à Ikoma, Universités d’Osaka, de Kyoto et de Kumamoto, Université Aoyama Gakuin à Tokyo, entre autres. » Un laboratoire « sans murs », le laboratoire international associé (LIA), est d’ailleurs né de ces collaborations et dont Rémi Métivier est le responsable local depuis 2018.

La France occupe une place de premier rang au sein de la communauté internationale du photochromisme, aux côtés du Japon, de la Chine, des États-Unis, de l’Allemagne et de la Russie. Mais depuis l’installation de l’ENS Paris-Saclay il y a un an et demi sur le plateau de Saclay, le chercheur se réjouit de pouvoir multiplier les possibilités de collaborations locales. « La proximité réelle est très importante. En un quart d’heure, nous pouvons improviser des réunions au CEA ou chez nos collègues chimistes de synthèse dans les différents laboratoires de l’Université. »

Fasciné par les molécules

Confronté à des résultats d’expériences incompréhensibles ou étonnants, Rémi Métivier a toujours eu envie de comprendre d’abord, et d’expliquer ensuite. Il s’imagine d’abord enseignant. La rencontre avec ses professeurs en classe préparatoire scientifique à Nantes lui donne le goût de la chimie et de la physique. « Hésitant entre les deux matières, j’ai finalement atterri dans un domaine à cheval entre les deux ! » Il poursuit ses études de chimie à ParisTech (1998-2000) puis démarre une thèse au sein du laboratoire PPSM. « Bernard Valeur et Isabelle Leray m’ont donné le goût de la recherche en photochimie. Depuis, je reste fasciné par la beauté des molécules fluorescentes et photochromes que nous synthétisons et observons, éclatantes sous la lumière de nos instruments. » Après sa soutenance en 2003, le chercheur part deux ans en Allemagne en post-doctorat pour approfondir ses connaissances en microscopie de fluorescence, de l’échelle ultime jusqu’à l’échelle de la molécule unique. « Nous cherchions à décrypter le fonctionnement des molécules de manière individuelle. Nous les voyions s’allumer une par une, puis s’éteindre. C’était absolument magique ! » De retour en France, Rémi Métivier est recruté au sein du PPSM et promu directeur de recherche en 2018.

Pluie de récompenses

Les premiers résultats du jeune chercheur sont d’emblée prometteurs. « Nous avons réussi à montrer que lorsqu’on combine les molécules fluorescentes aux molécules photochromes, elles parviennent à communiquer ensemble. Les molécules photochromes arrivent même à influencer des centaines de molécules fluorescentes. C’est cet effet d’amplification du signal de fluorescence qui permet d’envisager des applications dans les domaines évoqués plus haut. » La communauté scientifique y perçoit suffisamment d’innovation pour récompenser Rémi Métivier qui reçoit la médaille de bronze du CNRS en 2011. « Certaines de nos premières publications dans le domaine ont marqué les esprits par leur originalité. En réalité, cette distinction était inattendue pour moi, d’autant plus que je considère ces résultats comme le fruit d’un travail collectif. » 

Ce prix ouvre de nombreuses portes au chercheur : il obtient dans la foulée le financement d’un projet par l’ANR et rejoint le Comité national de la recherche scientifique du CNRS pour l’évaluation et le recrutement des chercheurs. Peu à peu, il s’implique dans l’animation de la communauté scientifique. En 2014, il obtient son habilitation à diriger des recherches et devient responsable du groupe « Nanosystèmes moléculaires et hybrides photocommutables » du laboratoire PPSM. Un an plus tard, il intègre le comité de pilotage de la Fédération de chimie-physique Paris-Saclay. Avec son collègue Fabien Miomandre, il monte le groupe de recherche Photo-électro-stimulation et en devient le directeur-adjoint en 2018. Les deux années suivantes, il devient le président de la subdivision photochimie de la Société chimique de France puis rejoint le comité de pilotage du LabEx NanoSaclay.

Un métier magnifique

Rémi Métivier apprécie ses nombreuses « casquettes » : « D’un côté, j’aime travailler au quotidien avec mes collègues chercheurs et transmettre mon savoir à mes étudiants. De l’autre, je trouve passionnant de m’impliquer dans l’animation des communautés de chercheurs en photochimie ou de domaines connexes ». Depuis 2021, il fait partie du conseil de la Graduate School de Chimie de l’Université Paris-Saclay. C’est l’occasion pour lui de continuer à délivrer plusieurs messages à la jeune génération, notamment celui que le métier de chercheur est « magnifique ». « Nous faisons ce que nous aimons. Nous sommes également libres de notre emploi du temps, de nos objets de recherche et de notre organisation, tout en étant en interaction permanente avec nos collègues et nos étudiants. La science concerne tout le monde, elle n’est pas réservée uniquement aux spécialistes. Dans un monde qui évolue très vite et dans lequel nous devons faire rapidement des choix d’ordre technologique, nous avons tous besoin d’une bonne dose de culture scientifique : la connaissance est un bien commun », conclut Rémi Métivier.