SWING
Mieux connaître la composition chimique et la structure des tissus tels que les cheveux, la peau, les ongles, mieux caractériser les produits eux-mêmes (shampoings, crèmes, leur stabilité au cours du temps…) ou encore comprendre l’interaction de ces produits avec les tissus et leur efficacité ou leur innocuité : de nombreuses applications sont aujourd’hui possibles avec les techniques synchrotron disponibles à SOLEIL pour les entreprises du secteur Cosmétique.
Le Synchrotron SOLEIL est membre de Respore (Réseau d'Excellence en Solides Poreux), un réseau de recherche dédié à l’analyse et la caractérisation des matériaux solides poreux autour de thématiques scientifiques répondant à des challenges scientifiques, technologiques et sociétaux tels que les énergies renouvelables, les sciences environnementales, la sécurité, la santé, le bien-être, les biotechnologies et l’industrie.
Après quatre années de fructueuses collaborations entre 2013 et 2016, SOLEIL et l'Institut Français du Pétrole et des Énergies Nouvelles (IFPEN) reconduisent leur accord cadre pour la période 2017-2020.
La section scientifique Sciences de la vie de SOLEIL est un groupe actif composé d’environ 30 experts dans divers domaines. L’upgrade en cours du synchrotron SOLEIL (projet SOLEIL II) contribuera à l'émergence de méthodes visant à améliorer les capacités d'imagerie à haute résolution spatiale et temporelle des cellules, des tissus et des organes.
Les récentes révolutions dans le domaine de la cryo-tomographie électronique (cryo ET) a changé notre façon d'envisager les approches d’imagerie intégratives. L'association de la cryo EM (SPA et ET) aux techniques basées sur le synchrotron facilite grandement la corrélation des informations moléculaires et structurales, du niveau atomique au niveau cellulaire. L'expertise combinée des équipes des lignes de lumière dédiées aux sciences de la vie à SOLEIL constitue la base du développement d'une approche post-upgrade de la biologie intégrative.
Contact
Pour toute demande d'informations générales, veuillez utiliser notre adresse e-mail : life-sciences@synchrotron-soleil.fr
Lignes de lumière et Laboratoires de la section
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L'équipe Sciences de la vie
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Cristallography
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HPLC-MALLS-RI
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Infrared micro-spectroscopy
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SAXS
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SR Circular Dichroism
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Non-permanent Staff
Les actualités
Toutes les actualités
SUCCESS STORY – Programme ESR – NEPHEWS Aleksandra Krajcer, accueillie sur la ligne (...)
Highlights de SOLEIL 2024
| Scientific axes | Experimental techniques | Techniques of analysis | ||
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Les agents pathogènes (ré)émergents dans leur environnement |
Méthodes synchrotron pour les médecins |
Des plantes pour un monde en mutation |
Structure of biomacromolecules : X-Ray (Imaging), Christallography (Diffraction), SAXS (Scattering), SRCD APPI |
Imaging
Diffraction
Absorption
Scattering
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| Spectromicroscopy Infrared, DUV, X-Ray |
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| X-Ray Imaging Coherent, Tomography, full field, scanning nanoprobres |
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Les agents pathogènes (ré)émergents dans leur environnement
L'apparition récente de nouvelles maladies et la réémergence d'anciennes maladies continuent de constituer une menace sérieuse pour l’humanité. Le monde a récemment été témoin de l'émergence d'une nouvelle menace liée au coronavirus (SARS-Cov2). En effet, de nombreux virus et bactéries évoluent rapidement pour propager au sein de la population hôte. Ce faisant, certains de ces pathogènes vont altérer la santé de l’hôte conduisant dans les cas les plus extrêmes à sa mort. Le réchauffement climatique a exacerbé cette situation en favorisant la propagation des vecteurs de ces maladies, ce qui a des conséquences dramatiques sur notre environnement et notre santé. Les maladies épizootiques et anthropo-épizootiques représentent clairement une menace majeure pour la santé humaine. L'ampleur totale de la pandémie actuelle de SARS-Cov2 ne sera pas connue avant plusieurs années. Mais, pour prendre un autre exemple, selon l'Organisation mondiale de la santé (OMS), l'impact du virus de la grippe A est estimé à 3 à 5 millions de cas de maladie grave et jusqu'à un demi-million de décès dans le monde chaque année. La situation s'aggravera encore lorsque les virus muteront en formes virulentes provoquant des pandémies humaines qui se reproduiront toutes les quelques décennies. La surutilisation et la mauvaise utilisation des traitements antibiotiques chez l'Homme et le bétail, ainsi que les quantités importantes de médicaments rejetées dans les déchets urbains, sont un facteur majeur dans l'apparition de bactéries multirésistantes, plus communément appelées superbactéries. C’est pourquoi la découverte de nouveaux antibiotiques et leur développement sont nécessaires de toute urgence pour faire face aux dangers liés à l'émergence et à la propagation de bactéries multirésistantes, en particulier les pathogènes Gram négatifs appartenant au groupe ESKAPE. Notre connaissance insuffisante de la structure complexe de leur membrane externe et de leur organisation interne reste une lacune importante qui doit être comblée si nous voulons pouvoir comprendre les mécanismes à l'origine de la résistance aux antibiotiques et leur absorption par les bactéries vivantes. Il est donc essentiel de mieux comprendre comment les agents pathogènes interagissent avec leur hôte et se propagent dans l'environnement, et comment ils peuvent être combattus.
Toutes les maladies (ré)émergentes ont en commun des liens étroits entre l'adaptation structurale des molécules des microbes et leur virulence ou leur résistance spécifique. Afin de soutenir la collaboration nationale entre les scientifiques des organismes de recherche spécialisés (CNRS, CEA, IRBA, Institut Pasteur, INSERM, INRAe, etc.), SOLEIL renforcera sa combinaison existante de techniques d’analyses structurales de pointe pour déchiffrer les bases moléculaires qui sous-tendent les mécanismes de virulence et de résistance. De nouvelles méthodes d'imagerie révolutionnaires sont en cours de développement i) au niveau cellulaire, où les médicaments et les protéines peuvent être suivis dans des cellules vivantes ou en différé en conditions cryogéniques sur des échantillons entièrement hydratés, et ii) au niveau tissulaire, où des modalités d'imagerie innovantes permettront de mieux comprendre les effets induits par ces maladies chez les animaux et les patients. Ce n'est que grâce à la coordination intégrée du large éventail d'expertises spécialisées fournies par des groupes de recherche indépendants que des solutions durables pourront voir le jour.
Méthodes synchrotron pour les médecins
Les médecins, qui sont en première ligne dans la prise en charge des maladies et des traumatismes, sont constamment à la recherche de nouveaux outils diagnostiques. Les technologies thérapeutiques et l'imagerie biomédicale ont grandement bénéficié des méthodes de rayonnement synchrotron pour un diagnostic plus rapide et plus fiable. Celles-ci comprennent, sans s'y limiter, l'irradiation par microfaisceau de rayons X et les thérapies par activation photonique, la tomodensitométrie, l'angiographie coronarienne, la bronchographie et la mammographie. L'intégration de techniques complémentaires utilisant le rayonnement synchrotron contribue à enrichir la fiabilité des bases de données utilisées par les chirurgiens lors de l'ablation de tumeurs afin de mieux définir les limites des tissus malins. Les outils d'imagerie disponibles dans les hôpitaux offrent une faible résolution spatiale, ce qui, dans certains cas spécifiques (tels que l'apparition de faux positifs dans le marquage radioactif), nécessite le recours à des technologies d'imagerie de pointe disponibles uniquement dans les synchrotrons.
SOLEIL a déjà contribué à de tels diagnostics, avec plusieurs cas médicaux résolus, notamment celui d'un patient souffrant de cristaux de dihydroxyadénine. Les études biomédicales nécessitent en général des résolutions spatiales comprises entre 0,5 et 10 microns, rarement inférieures à 50 nanomètres. Les modalités d'accès à l'instrumentation doivent respecter les principes de bioéthique et un soin particulier doit être apporté au renvoi des échantillons de biopsie à l'hôpital après analyse. De même, la prudence est de mise lors de l'analyse des échantillons, car aucune dégradation (telle que les dommages causés par des doses trop élevées de rayons visibles, UV ou X) ne peut être tolérée : la mise au point d'un passeport pour les échantillons (voir Instrumentation et méthodes, chapitre 4) est un important outil de facilitation. En outre, il devient indispensable d'améliorer le diagnostic en caractérisant les maladies induites par des mutations au niveau moléculaire.
Des plantes pour un monde en mutation
- Alimentation :
Dans un contexte de population croissante, la consommation alimentaire mondiale doit être adaptée afin de limiter l'impact humain sur le réchauffement climatique. De nombreux rapports recommandent de réduire la consommation de protéines animales. De nouvelles sources de protéines sont nécessaires, et les protéines végétales apparaissent comme des alternatives prometteuses. Dans la pratique, les protéines végétales sont difficiles à digérer par les omnivores en raison de leurs faibles solubilité et accessibilité cellulaire, et de leur teneur en soufre, ce qui rend nécessaire leur traitement enzymatique préalable pour une meilleure métabolisation par les enzymes humaines. Le maintien de la qualité des sols exempts de polluants et la prévention de l'entrée de ces polluants dans la chaîne alimentaire sont abordés dans la partie « Environnement ».
- Sécheresse :
En réponse à l'évolution des quantités de précipitations due au changement climatique, il est urgent d'étudier la résilience des arbres et des plantes à la sécheresse et l'adaptation de l'agriculture à de nouvelles espèces végétales plus résistantes. Les arbres et les cultures, ainsi que leur adaptation à la sécheresse, doivent être étudiés à l'échelle tissulaire et moléculaire. L'imagerie structurale et chimique, à la résolution la plus élevée possible sur des échantillons vivants et fixés, permettrait de comprendre les bases moléculaires et cellulaires de leur résilience.
- Matériaux biosourcés :
Les défis qui se profilent dans notre monde en constante évolution sont nombreux et les solutions aux problèmes de demain viendront de divers domaines de la recherche et du développement. Le passage à une ère post-pétrolière pourrait devenir l'un des problèmes les plus difficiles à résoudre, notamment en termes de chimie des polymères, nécessaire à la production de tous les objets utilisés dans notre société de consommation. À cet égard, les synthons (unités structurales au sein d'une molécule) nécessaires à la fabrication de nos gadgets préférés peuvent également être trouvés dans les déchets (organiques/mous), soit en valorisant les déchets urbains et industriels, soit en valorisant les déchets végétaux issus de la production agricole durable. Les enzymes qui catalysent la production de ces synthons doivent encore être pleinement caractérisées et optimisées.
- Santé et maladies des plantes :
Les plantes sont sensibles aux effets du réchauffement climatique et aux techniques agricoles intensives. Cette pression environnementale a pour conséquence de rendre les plantes vulnérables à la propagation rapide d'agents pathogènes qui peuvent détruire les cultures et entraîner des pertes économiques importantes.
Laboratoires
Le laboratoire de biologie, classé P2, apporte son soutien aux utilisateurs pour la préparation de leurs expériences et aux chercheurs de SOLEIL dans le domaine de la santé et de la biologie.
Le laboratoire de microfluidique de SOLEIL (MF Lab) est dédié à la fabrication et à l'analyse de systèmes microfluidiques compatibles avec les applications sur les lignes de lumière. Il fournit des instruments de microfabrication ainsi que des outils d'analyse à l'échelle micrométrique, dans une salle blanche dédiée à ce type d'expériences.
Deux laboratoires sont disponibles au Synchrotron SOLEIL. Leur mission est d'assurer un soutien technique et scientifique aux utilisateurs pour la préparation des échantillons dans le cadre des expériences menées sur les lignes de lumière. Ils fournissent également aux scientifiques de SOLEIL les infrastructures et les équipements nécessaires aux projets de recherche spécifiques dans le domaine de la chimie.
Collaborations
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Vous trouverez ici des formations théoriques et pratiques sur les techniques proposées par les lignes de lumière de la section Sciences de la vie.
Cours impliquant des membres de la section Sciences de la vie
Cette école est conçue pour former des étudiants, des post-doctorants et des scientifiques chevronnés issus d'universités et de laboratoires européens et non européens dans le domaine des rayonnement neutronique et synchrotron pour l'étude de la matière condensée (biologie, chimie, physique, science des matériaux, géosciences, applications industrielles).
L'université Ludwig-Maximilian de Munich (Allemagne), l'université de Lund (Suède), l'université de Porto (Portugal), l'université de Szeged (Hongrie) et l'université Paris-Saclay ont uni leurs forces pour créer une université européenne pilote, animée par les valeurs européennes et engagée dans l'enseignement supérieur et la formation sur les défis liés à la santé et au bien-être.
Ecole de biologie structurale intégrative et cellulaire :
De nos jours, les problèmes en biologie structurale ne peuvent souvent pas être résolus à l'aide d'une seule technique, mais nécessitent une combinaison de méthodes, notamment la RMN, la cristallographie par rayons X, la microscopie électronique, la spectrométrie de masse structurale et le SAXS. Les données hétérogènes obtenues par ces méthodes doivent être combinées à des techniques avancées de modélisation moléculaire. L'objectif de ces de biologie structurale intégrative et cellulaire cours est de fournir aux jeunes scientifiques qui possèdent des connaissances plus spécialisées dans l'une de ces techniques un aperçu du large éventail de méthodes structurales modernes disponibles. Le cours comprend une formation pratique aux approches numériques d'intégration des données (telles que IMP, HADDOCK, ...). Le cours s'adresse principalement aux étudiants diplômés / postdoctorants, mais les candidatures de scientifiques de tous niveaux sont encouragées. L’école comprend des conférences qui présenteront les principes et les limites des différentes techniques, ainsi que des travaux pratiques sur l'analyse des données à l'aide des principaux programmes d’affinement / modélisation des structures.
SERP+ :
Le master SERP+ vise à former les étudiants aux outils expérimentaux et théoriques les plus performants utilisés et développés en chimie, afin qu'ils deviennent les meilleurs chercheurs et gestionnaires dans des domaines d'une grande importance.
L'école RéNaFoBiS d'Oléron propose une formation théorique et appliquée aux différentes approches utilisées en biologie structurale (diffraction et diffusion des rayons X, RMN, cryo-microscopie, ouverture vers d’autres techniques d’imagerie moléculaire et cellulaire, analyses et caractérisations des interactions macro-moléculaires). Cette école met l’accent sur l’intégration de plusieurs de ces méthodes pour répondre aux grandes questions de la biologie fonctionnelle à l’échelle cellulaire. Cette formation montre les apports et les limites de chaque méthode et leur complémentarité.
MOOC: Voyage au cœur du vivant avec les rayons X : la cristallographie
L’utilisation des structures tridimensionnelles de macromolécules biologiques fait partie du quotidien d’un grand nombre de biologistes. Ces structures permettent de comprendre leur fonctionnement, de dessiner des mutants pour étudier leur fonction, de dessiner des molécules pour les bloquer ou les activer.
L’approche majeure pour résoudre la structure tridimensionnelle de macromolécules biologiques est la cristallographie aux rayons X. Ce MOOC est une initiation complète à la cristallographie biologique : depuis l'histoire de la méthode jusqu'à ses outils concrets.Nous vous transmettons nos connaissances et notre expérience par le biais de vidéos théoriques et en situation.
Cela fait maintenant 10 ans que l’INRA et SOLEIL ont engagé une fructueuse collaboration, qui s’appuie sur la présence d’ingénieurs INRA mis à disposition à SOLEIL. Un ouvrage, paru en janvier 2017, rassemble une trentaine de résultats de recherche issus de cette collaboration.
SWING, Small and Wide angle X-ray scattering
Pour l'étude d'échantillons à structure complexe : macromolécules, nanomatériaux, tissus...
En fournissant des informations sur la structure de la matière à des échelles variant entre le nanomètre et le micromètre, la ligne de lumière SWING permet de répondre à de nombreuses questions liées à la matière molle, condensée, à la conformation des macro-molécules en solution (BioSAXS) et aux sciences des matériaux.
La configuration de la ligne permet la mesure simultanée des rayons X aux petits angles (SAXS) et aux grands angles (WAXS) dans une plage d'énergie allant 5 à 16 keV. Des expériences de diffusion anormale peuvent également être effectuées.
Une très grande variété de types d'échantillons peut être étudiée, par exemple, des solutions, des gels, des solides amorphes, des solides cristallisés, tout cela grâce à la diversité des environnements d'échantillons proposés.
Flyers
L'équipe
* Prestataire extérieur, intérimaire ou collaborateur
Les actualités
Toutes les actualités de SWING
École européenne HERCULES 2026 à SOLEIL
Production d’hydrogène - un électrocatalyseur prometteur basé sur des nanotubes d’argile
Les vidéos
Toutes les vidéos de SWING
Les lumières de SOLEIL (VFSTF et LSF) (2/3)
SWING : Etude des protéines par chromatographie
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Données techniques
- Source
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In-vacuum U20 undulator.
Source Size (sigma, μm): 388 (H) x 8.1 (V)
Source Divergence (sigma, μrad): 14.5 (H) x 4.6 (V)
- Gamme d'énergie
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Between ~5 and 16 keV
- Résolution en énergie
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~2 eV
- Optiques
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Diaphragm at 11.7 m (1x0.5 mm2)
Fixed exit DCM Si111at 20 m
Fixed incidence focusing KB at 22.5 m (HFM removable for micro-focus)
Linear H-CRL (f=81 cm): 31 m
Sample position: around 32 m
Detector / Sample Distance: 0.5 – 6.5 m
- Taille du faisceau
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200 x 20 to 500 x 200 μm2 (KB)
20 x 20 µm2 (micro-focus)
- Flux sur l'échantillon
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(with 500 mA ring)
1.1013ph/s @7keV,
5.1012ph/s @12keV,
1.1012 ph/s @16keV
- Beamstops
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Two active beam stops are available, including:
• a Si diode (Hamamatsu); external size 6 x 3 mm², for the µ-beam setup.
• a Diamond diode, external size 2.2 x 1.2 mm², for the standard SAXS setup.
- Détecteurs
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SAXS:
• EigerX4M in vacuum (Dectris web site)
• Detection area: 162.5 x 155.2 mm2
• pixel size : 75 x 75 µm2
• frame rate : up to 750 Hz
The Eiger is positioned on a 3 axis translation stage, allowing large vertical and horizontal repositioning with respect to the beam. The third translation is to change the Sample-Detector distance.
WAXS:
• Merlin (Quantum Detector website)
• Detection area: 28x28 mm2
• pixel size: 55 x 55 µm2
• frame rate: 1000 Hz
The detector is positioned in air on a double axis goniometer (Mecaconcept Company), with a further three translation stages for detector alignment with respect to the sample. One more translation along the X-ray beam direction enables to set the sample to detector distance. Rotation of the detector stage around the beam (χ axis) gives the possibility to explore anisotropies at fixed q value.
- Q range
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All values below suppose that the direct beam is close to a detector corner.
q Max values are on the opposed corner.
q Min values are on the vertical direction only.
- Motorized Stages for Sample Environments
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TX1/TZ1, the large main motorized stage, can be used to bear heavy equipments, as it is or in combination with load bearing tables. A more accurate motorized table, TX4/TZ4, can be used on top of TX1/TZ1 for lighter equipment.
Dedicated sample environments have been developed to provide scientific communities with optimized experimental conditions. For soft-condensed matter and material science, a number of devices are available. For structural biology, a completely automated BioSAXS system is routinely used including either online purification or direct injection, connected to a quartz capillary cell placed within a vacuum chamber. In addition, don’t hesitate to ask for help in the optimization of your own sample environment.
All sample environments, except the rheometer, are preceded with an On-Axis-Visualization (OAV), for direct visualization of the sample.
Here are presented most of the devices proposed on the beamline.
BioSaxs: HPLC-SEC
 | • Sample volume: 10 to 100µL • Sample Concentration: 1 to 30mg/mL • Two parallel purification circuits (two columns with different buffers can be inserted) • Connected to the Biosaxs Vacuum Cell • Biosec-3 columns available on the beamline • Combination of the SEC-SAXS system with MALS and RI at user request • Automated workflows for sequential multiple injections and data analysis • IspyB database |
BioSaxs: AutoSampler
| • Sample volume: 10 to 50µL • Sample Concentration: 0.2 to 10mg/mL • Duty cycle: 3.5 min (pipetting, injection, measurement, cleaning and drying) • Vials capacity: 104 • Thermalized vials holder (5-10 to 60 °C) • Injection rates of : 10 to 100 µl.min-1 • Viscosity compatible up to 30 % glycerol in water / 250 g.l-1 BSA • Connected to the Biosaxs Vacuum Cell • Immediate switch between direct injection and SEC-SAXS modes |
BioSaxs: Vacuum cell
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High Pressure for Liquids
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Ex: from 1 to 3000 bars and back: 35min in 20 steps |
Static Capillaries Holder
| • Horizontal or Vertical orientation • Number of slots: 20 capillaries (advised: Ø 1,5 mm) • Scanning window behind each capillary: 5x1.2 mm2 • Distance between capillaries: 5 mm • Thermalization: 5-60 °C |
Flow-through Capillaries Holder
| • Horizontal Ø 1,5 mm open quartz capillaries: 3 • horizontal scanning window: 20 mm • distance between capillaries: 15 mm • Thermalization: 5-60 °C Circulation through the capillaries can be done using various setups : • Peristaltic pump • Chemsaxs Injection Robot • 2-Syringe motorized driver • Manual injection |
Gels / Solids (polymer slice, pellet) Holder
| • Two rows: 2 x 20 wells • Distance between rows: 45 mm (V) • Distance between wells : 15 mm (H) • Wells diameter: 2 and 4 mm • Teflon spacer thickness: 1.5 mm • Closed on each side by a Kapton foil
Warning : this gel holder won’t work with low viscosity gels (leaks) |
Liquids / Gels holder
| • 16 sockets for low viscosity gels and liquids • Stainless Steel spacer path: 1.5 mm ( 1.7 mL) or 1 mm (1.1 mL) • Closed by 2 mica windows
Tip: Sealing was tested with ethanol. Sealing was efficient for more than a week. |
Mixing and pipetting cell
| • 5 / 10 ml mixing cell with a steerer • Sample aspiration through a Ø1Ø 1,5 mm quartz capillary • Possible injection into the mixing cell through a separated hole, synchronized with detection • Thermalization 5- 60 °C Tip: The sample is drawn in the capillary at the required height. After X-ray exposition, it is reinjected into the mixing cell. |
Linkam THMS 600
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Traction Cell
| • Max. Working load: 111 N • Max. working length : 6 mm • Resolution 0.05 N • Step : 0,5 µm |
Rheometer
| Rheometer Anton Paar MCR 501 • Polycarbonate Couette cells • Internal radius: 10 mm, • Height : 17 mm • gaps (Re – Ri): 0.5 / 0.2 mm • Sample Volume: about 1.2 ml • Tangential and radial positions for x-ray beam |
Stop-Flow-SAXS-MALLS
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• Tip: Please contact us for double connection to MALLS and SAXS
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Micro-fluidic
| • Fluigent MFCS-EZ system • 3 pumps available see section: specific setup/microfluidics • 3 flowmeters see section: specific setup/microfluidics • Maximum injection pressure for each pump: 345 mBar
Monitoring of the commercial pumps and flowmeters is decoupled from the beamline workflow and is thus controlled from a separate laptop. |
ChemSaxs Liquid AutoSampler
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StopFlow-MALS-SAXS
| • Biologic SFM400 • BioSAXS Vacuum Cell • MALS: Wyatt 18 angles Heleos-II • Total volume per injection : 1200 µL • Thermalized tubings • Automated cleaning (background buffer, cleaning buffer, detergent, water) • Synchronization between SF, SAXS and MALS acquisition via TTL signals • Mixed solution continuously refreshed in the SAXS cell • Dedicated GUI for cleaning and acquisition launching Example of what can be obtained with this facility (2.29 MB) Please contact us for this sample environnement |
User’s environment
Your own setup is welcome on the beamline. Please contact us before submitting a project, as we need to be sure that your setup can be installed on the beamline.
It is possible to insert the control of your setup in the data collection workflow
- Remote control of your monitoring laptop
- Send to or receive a trig from your setup
- This allow synchronization with the data collection workflow
Under one of the two specific conditions:
- A tango device (software) has already been developed for that apparatus. Unlikely.
- That apparatus includes a connection for external triggering (in/out, BNC preferred), that we can connect to one of our signal generating or reading electronic cards . Likely . (mainly 5V; 0 to 24 v possible; with BNC type cables).
Specific Setups
Linkam THMS 600
This apparatus requires your capillaries to be 1.4 mm in diameter maximum. As the Linkam “oven” part is really small and its environment crowded, those capillaries need to be cut-off and sealed-off. For small diameter capillaries, we recommend to center them on the incoming beam aperture by inserting a (homemade) shim.
To fit in the Linkam oven, it is mandatory to cut your capillaries to a maximum length of 35 mm. In order to obtain a clean cut, quartz capillaries are preferred to borosilicate.
You can either cut your capillaries in your lab or at SWING. We can show you how to do it.
After the sample is loaded in the cut capillary, you have to seal it in order to avoid evaporation of solvent or spillage in the Linkam stage. Two techniques can be used:
Flame sealing if you have borosilicate capillaries. If you have a glassware lab you still can seal quartz capillaries with your glassmaker.
Glue sealing for Quartz capillaries
In this case, we cannot firmly recommend any glue as it is sample and temperature dependent… but epoxy glues are of good use.
If glue sealing does not suit your requirement, you can give it a try with modeling clay (if you don’t heat over 120 °C)
Microfluidics
SWING is equipped with:
- A MFCS-EZ system (Fluigent) with 3 pumps installed. The maximum pressure each pump can give is 345 mBar.
- A flowrate platform, consisting of 3 flow unit models and the flowboard.
Please find the flow unit characteristics:
This setup can use either three 5 mL Eppendorf and or one 15 and/or three 50mL Falcon and or one for classic chemistry glass bottles (GL45 screw cap).
This system is controlled via Maesflow, the proprietary software. It allows:
- Direct control on the pump pressure = no active control on the flow rate. But flowrate value readable.
- Direct control on the flow rate = active control of the flow, keeping each flow stable vs the other flow.
There is no feedback from the software or microfluidics controller to the beamline control system. So you will have to control both systems from the control room.
As microfluidic chips are designed for a specific experiment, SWING staff does not provide chips. Nevertheless, if you need to make your chips at SOLEIL, we will be pleased to welcome you to the Microfluidics Lab. Furthermore, we will be happy to help designing your chips: choice of materials, size of channels for saxs measurement…
Please contact us in advance as the sample environment may be crowded and thus your chips, tubbing and other device may not fit easily in the beam path.
Microfocus and On-the-fly Raster Scan
Microfocus and On-the-fly Raster Scan can either be used as a combination or independently.
Microfocus
Installation of the microfocus setup requires more time than for a usual sample environment. Thus it is mainly installed for a whole week.
SWING Microfocused beam is obtained using a linear H-CRL for horizontal focusing and the standard VFM (vertical focusing mirror) for vertical focusing. The resulting beam size is of 20 x 20 µm² on the sample.
With this setup, the sample environment is much more crowded than for a “classic SAXS” experiment. The TX4/TZ4 table can be used to move samples holders. If you want to use your own holder please contact us to know if it will fit.
As the beam is strongly focused on the sample, the sample to detector distance is limited from 0.670 to 2.5 m and a larger beamstop than the usual one is positioned. Moreover, the number of selectable H-CRLs limits the working energy to any of four fixed values: 8, 10, 12, and 15 keV. The resulting q-ranges are shown in the following table.
Raster scan
Continuous 2D imaging is called “Flyscan” at SOLEIL, by opposition to step-by-step scan. It consists of a 2D cartography whose first dimension is associated with a continuously moving motor and the second dimension is a standard step movement.
Flyscan is mainly used with the combination of the Microfocused beam. Yet it is still possible to use Flyscan with a more standard beam.
In Flyscan mode, the data from the sensors (detectors, diodes, thermocouple…) and motor positions are all collected synchronously and merged in the same HDF5 file. This allows reconstructing maps from each of the scalar sensors or from an operation made on the images.
For a map of 200 by 200 pixels, with a typical exposure time of 200 ms (plus dead time of 5ms), motor steps of 25 µm, the scan will last about 1 hour and a half, about 6 times faster than the equivalent step-mode scan. (voir presentation sur le overhead)
As any for any session at SWING a specific data collection Passerelle GUI and a specific workflow visualization COOX GUI are available.
At the moment, the generation of maps using Foxtrot is under development, it will be available on the beamline in September 2020.
Before submitting your project
Don’t hesitate to contact one of the beamline scientists, for any information about:
- The Beamline
- The available sample environments describe above
- Bringing your own sample environment
- Your project feasibility
- How many shift your project requires
Aurelien Thureau (aurelien.thureau@synchrotron-soleil.fr) and Javier Pérez (javier.perez@synchrotron-soleil.fr) deal with Biosaxs
Thomas Bizien (thomas.bizien@synchroton-soleil.fr) and Javier Pérez (javier.perez@synchrotron-soleil.fr) deal with “everything else”
Useful links:
- Application for beamtime:
https://www.synchrotron-soleil.fr/en/users/application-beamtime
- Project submission on the sunset:
https://www.synchrotron-soleil.fr/en/users/application-beamtime/how-prepare-proposal
- Participant declarations and sample declarations:
https://www.synchrotron-soleil.fr/en/users/preparing-your-experiment-administrative
Tip: Be careful, don’t submit before your sample and participants lists are complete. Bear in mind that after selecting samples and participants on the sunset interface, you can “save only” rather than “save and submit”. Thus if your selection is incomplete, you can still edit your previous list and submit it in time when you have your final list ready, as it is requested here: https://www.synchrotron-soleil.fr/en/users/preparing-your-experiment-scientific/safety-requirements#SamplesSubstances
Support labs:
https://www.synchrotron-soleil.fr/en/know-how/supports
Tip: Biolab1 and Chemistry 1 are close to the SWING beamline.
For any complementary information,
Please contact the User Office:
+33 1 69 35 96 51
Working hours are (from Monday to Friday):
8:30 - 17:30
Office A1.0.06, Main Building
Coming at Swing
Your session generally includes some time needed for set up installation. It is strongly recommended to discuss with your local contact before coming to the beamline to save time during installation. In particular, don’t hesitate to ask for help in the optimization of your own sample environment.
Please bring an external drive to back up your data from SOLEIL mainframe (at least 1 TB). It has to be compatible with Windows format (FAT32, exFAT or NTFS). Your local contact will run a macro for live synchronization between data on SOLEIL mainframe and data on your hard drive. However, even if we do not advise to do so, you can still download your data files a posteriori, via the sunset [Experiment Data][Soleil Data Retreaval]
Wi-Fi is available on SOLEIL site using your sunset login and password or using Eduroam network.
BioSaxs
What you have to bring
We use Agilent standard vials and inserts for the HPLC device and the Auto Sampler. We lend you the vials and the caps but you have to buy your own inserts (Agilent reference: 5181-1270). In case you forgot, we can provide you with used inserts that you can wash and dry.
The minimum quantity of buffer is 40ml for one SEC-SAXS experiment (10mL of system purge + 20 mL of column equilibration + 10mL of elution). We recommend you to bring much more (100mL to 500mL) to obtain a better equilibration of the column and to reduce stress in case of trouble.
What we can lend
The biochemistry preparation laboratory provides support to users for the preparation of their experiments. For any question, please ask the laboratory staff.
You are free to bring your own analytical columns for SEC-SAXS. We have also a wide selection of columns that we can lend to our users. All these columns have been calibrated:
BioSec 2.7-130 - Users25 pH: 2 - 8.5 Size: 0.1 - 100 kDa | 
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BioResolv 2.5-200 - Users29 pH: 2 - 8 Size: 10 - 450 kDa | 
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BioSEC 2.7-300 - Staff15 pH: 2 - 8.5 Size: 5 - 1250 kDa | 
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BioSEC 2.7-300 - Users31 pH: 2 - 8.5 Size: 5 - 1250 kDa | 
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BioSEC 3-300 - Users33 pH: 2 - 8.5 Size: 5 - 1250 kDa | 
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BioSEC 3-300 - Users32 pH: 2 - 8.5 Size: 5 - 1250 kDa | 
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BioSEC 5-500 - Users28 pH: 2 - 8.5 Size: 15 - 2000 kDa | 
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BioSEC 5-1000 - Users34 pH: 2 - 8.5 Size: 50 - 7500 kDa | 
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ChemSaxs
What you have to bring
You have to bring your own capillaries (Ø 1.5 mm preferred) and specifics tools if required for your own setup, or for preparing your samples. We use Agilent standard vials and inserts for the ChemSaxs Liquid AutoSampler. We lend the vials but you have to buy your own inserts (Agilent reference: 5181-1270). In case you forgot, we can provide you with used inserts that you can wash and dry.
Mail-in services
Mail-in services are only proposed for accepted and planified proposals, in the case where users are not able to come onsite.
A discussion between the user and the local contact must be conducted beforehands to agree on the experiment conditions.
Mail-in experiments are conducted by staff member and a few restrictions apply :
- The sample preparation onsite should be as simple as possible, if any.
- Experiments will be carried out only during working hours (8h00 to 20h00)
- An acquisition sequence might be launched outside working hours but without monitoring of the local contact
- Users are strongly suggested to follow the experiment using the remote access tools offered by SOLEIL
For instructions the
biosaxs mail-in document for usersneed to be followed. A
samplesheet BioSAXSmust be filled and sent as soon as possible before the experiment date.
During session
Keep in mind that your session can include beamline setup and sample environment installation.
The local contact will take the necessary time to make you completely autonomous on the beamline.
Data Collection sequences
All data collection sequences appear to the user as a simplified GUI with a list of parameter fields to fill (based on Passerelle workflow language). For most of the sample environments and “classical” data collections, a sequence is already written.
If necessary, a new collection strategy can be written just before your experiment, with a new GUI automatically generated. To do so, don’t hesitate to ask your local contact.
It is possible to include an action on an external apparatus (that you bring to SOLEIL) to the data collection workflow under one of the two specific conditions:
A tango device (software) has already been developed for that apparatus. Unlikely
That apparatus includes a connection for external triggering (in/out, BNC preferred), that we can connect to one of our signal generating or reading electronic cards.
Monitoring
Specific GUIs (based on COOX platform) give the possibility to monitor the beamline state (vacuum, valves, motors positions and states…) and the acquisition progress (live images from detector, live values from diodes, direct visualization of the sample,…) as well.
Simple actions like changing sample to detector distance, closing/opening the safety shutter, realigning the monochromator rocking curve, changing the working energy, …, can be done directly from the COOX GUI by clicking on active buttons.
Data Reduction
All data produced on the Swing beamline are stored in HDF5 files. Those files contain detector images, diode values, sample pictures, and a lot of beamline metadata. The files can be processed by the Java based self-installing software Foxtrot. It allows, among other functions: Data visualization (2D images from detectors, Transmission curves, …), data reduction (from 2D images to 1D curves, normalization included, gives intensity scale in cm-1, …), mathematical operations (curves averaging, curves subtraction, curves merging, useful if you recorded data at 2 or 3 sample to detector distances, other basic functions :scaling, linear function, division, summation, …), fits (Guinier, Gaussian and Lorentzian peaks, polynomial).
You will be trained by your local contact to use Foxtrot. You will be provided with a copy of the software as a zip file, including your masks and reduction macros.
For SEC-SAXS and BioSaxs AutoSampler, an automatic workflow for data analysis is available. This workflow takes raw images as input files and sends all results curves into the IspyB database. All intermediates files are available to users and can be reloaded into the Foxtrot application.
Living Area
We have a living area with a self service although not free ;-), coffee machine,a sofa a fridge for food and beverages, a micro wave and a table.
This area is sample freee, Please clean it after your session.
After your session
After your session
- Sign the Safety Authorization Sheet (SAS).
- Please clean the living area and the experimental hutch. If you used support labs, please leave them clean.
- Please don’t forget to fill the end- of- run report in the sunset webpage.
- It takes 5 minutes ! That is the best way to specify your remarks.
- These reports are read by many people at Soleil, including sometimes the management.
Préparation des échantillons et acquisition
Tutoriels Foxtrot
Présentation des BioLab 1 & 2
Listes des logiciels développés par la ligne SWING.
Programme Foxtrot
Foxtrot Software (Data reduction and treatment) can be downloaded here
Your mask(s) and macro(s) will be given to you by your local contact during the session.
Programme Memprot
Programme Denfert
Programme Denfert (Détermination ab initio d'enveloppes moléculaires, incluant une couche d'hydratation)
version 2.0 (June 2015)
Denfert : F.A.Q.
A zip archive containing executables for Mac, Linux and Windows together with a test example may be downloaded by clicking here.
... a program for the ab initio “dummy-atom” structural modeling of Biological Macromolecules including the contribution of their inherent hydration layer.
Developed by Alexandros Koutsioubas and Javier Pérez
If you use DENFERT, please cite :
A. Koutsioubas & J. Pérez, Journal of Applied Crystallography (2013) 46, 1884 and A. Koutsioubas, S. Jaksch & J.Pérez, J. (2016). J. Appl. Cryst. 49 (doi:10.1107/S1600576716003393)
Brief Description
DENFERT is implementing a simulated annealing algorithm similar to DAMMIN program by D. Svergun (Biophys. J. 76, 2879-2886) for the restoration of low-resolution structural info of bio-molecules from SAXS and SANS data. The major advantage of DENFERT is that the hydration layer around bio-molecules is taken into account by introducing a second type of beads (hydration beads) in the model.
In the top figure, we see an example of the shape restoration of Lysozyme from SAXS data using DENFERT. A cartoon representation of the crystallographic structure is also presented for comparison. The bottom figure depicts additionally the hydration layer around the reconstructed protein shape.
denfert manual (126.1 Ko)
Dadimodo
DADIMODO is a program for refining atomic models of multidomain proteins or complexes against small-angle X-ray scattering data. Domain structures are mainly kept rigid and can be user defined. Stepwise generic conformational changes are applied cyclically in a stochastic optimization algorithm that performs a search in the protein conformation space. The algorithmic structure guarantees that a physically acceptable full atomic model of the structure is present at all stages of the optimization.
To prepare your complete pdb files, you can use our
pre dadimodo script (3.71 Ko)(remove the _.txt extension).
Downloads
BioSaxs course (8.07 Mo)
Une étude, menée sur les lignes PROXIMA 2A et SWING du synchrotron SOLEIL par des chercheurs du Centre International de la Recherche en Infectiologie (Lyon) en collaboration avec des scientifiques de l’Université de Leicester (UK), a permis de déterminer l’un des processus utilisé par la Legionella, bactérie de la légionellose, pour contaminer les cellules hôtes.