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Ce projet vise la réalisation d'une source de lumière utilisant l'effet tunnel inélastique en vue d'applications pour les télécommunications couret distance. Il a été proposé d'utiliser des liaisons optiques pour réduire la consommation énergétique des communications entre puces. Dans ce contexte, l'émission de lumière par effet tunnel inélastique permet d'envisager des sources ultrarapides et de très petite taille. Malheureusement, le rendement est très mauvais du fait du courant tunnel élastique qui est dominant dans les jonctions métal-isolant-métal. Nous visons une augmentation de quatre ordres de grandeur du rendement en réduisant le courant élastique tout en augmentant l'émission de lumière grâce à des résonateurs plasmoniques. En associant le savoir faire dans le domaine du transport électronique et de la nanophotonique, nous allons lever le verrou du rendement qui a bloqué le développement de ce type de sources jusqu'à présent.

Des résonances couplées servent de piliers dans de nombreux domaines scientifiques, par exemple la physique et la chimie. Ces dernières années, des études fondamentales et des applications ont connu une grande évolution dans deux directions principales : la physique non Hermitienne –qui tient compte du caractère dissipatif inhérent à la plupart des résonateurs réalistes–, ouvrant la voie à de nouveaux concepts tels que la brisure de symétrie parité-temps et la théorie de modes quasi normaux (QNM); et la modulation temporelle des paramètres du résonateur, conduisant à de nouveaux paradigmes tels que la conversion adiabatique de fréquences et la modulation espace-temps. WHEEL vise à développer de dispositifs nanophotoniques tels que des réseaux de nanolasers à verrouillage de phase et des dispositifs non réciproques, basés sur une nouvelle génération de résonateurs couplés. À savoir, WHEEL cherche à mettre en œuvre : i) une ingénierie du couplage non-conservatif –i.e. non-Hermitien– : ii) la non-réciprocité par brisure de symétrie de translation temporelle (modulation temporelle). Des dispositifs démonstrateurs seront réalisés à l'aide de réseaux de nanocavités couplées à cristal photonique. Un aspect original est l'utilisation d’une plate-forme acoustique comme banc d'essai et validation de la théorie non-Hermitienne développée ici.

La technologie CMOS est désormais limitée par la dissipation d’énergie par effet Joule. Pour contourner cette limitation, un certain nombre de composants magnoniques ont montré leur efficacité, mais ils consomment actuellement beaucoup plus d'énergie que les CMOS. En outre, la fabrication d'une porte logique magnonique avec une sortance (fan-out) ? 2 reste inaccessible. Dans notre projet, nous proposons une approche innovante pour la conception de ces portes logiques qui résout le problème de la sortance et permet également l'intégration à grande échelle et à faible consommation d'énergie de circuits magnoniques. Nous allons développer un nouveau type de générateur d'ondes de spin (SW) qui n'utilise pas de courant de charge et qui repose sur un couplage résonant magnétostrictif entre l’aimantation et l'onde acoustique de surface. L'objectif final sera de faire la démonstration d'une porte majoritaire fonctionnelle avec des capacités de sortance.

Dans un contexte scientifique foisonnant de développement de circuits neuro-inspirés, le projet CIRANO s’appuie sur l’une des solutions les plus prometteuses explorées dans ce domaine, à savoir la réalisation de réseaux d'oscillateurs à relaxation couplés dont la logique de fonctionnement s’inspire de celle du système nerveux. L'objectif principal du projet est la démonstration expérimentale de la synchronisation d’un réseau d’oscillateurs couplés à base de nanofils de dioxyde de vanadium exploitant les propriétés originales et la structure quasi-parfaite de ce nanomatériau pour son intégration dans des dispositifs neuromorphiques. Le fonctionnement de ces dispositifs s’appuie sur la transition isolant/métal que présentent ces oxydes à électrons fortement corrélés. Cette transition se caractérise par un changement brutal de la résistance du dispositif (4 à 5 ordres de grandeur) sur des échelles de temps très courtes (de la fs à la ns). L'utilisation du dioxyde de vanadium pour de telles applications a été validée très récemment sous la forme de couches minces mais celle-ci se heurte aux défauts intrinsèques des dispositifs nanométriques conçus avec de tels films et limite le nombre d'oscillateurs possiblement couplés a trois. Or l'efficacité de ces dispositifs est directement liée aux nombres de couplages réalisables. Dans le cadre de ce projet, nous proposons donc le recours aux nanofils de dioxyde de vanadium pour éviter cet écueil. Leur structure étant monocristalline, présentant peu de défauts et leur géométrie étant parallélépipédique, ces nanofils s’avèrent particulièrement propices à la réalisation de séries d’oscillateurs semblables. Pour réaliser ces objectifs, le consortium impliqué dans CIRANO se compose de chercheurs et d'enseignants-chercheurs issus de laboratoires attachés à trois instituts du CNRS (XLIM, IRCER et IJCLab) et portant des expertises complémentaires dans les différents domaines visés par ce projet.

L’effet de capacité négative (CN) constitue une solution possible à la nécessaire réduction de la tension de commutation dans les transistors à effet de champ et pourrait ainsi contribuer au développement futur de dispositifs de commutation à faible puissance. Les travaux que nous envisageons de mener se positionnent dans le développement de structures matures à CN statique. Cette maturité sera atteinte si on arrive à contrôler et à stabiliser le phénomène physique à l’origine de cette CN. Pour réussir, il faudra réaliser des hétérostructures alternant des couches de quelques nanomètres d’épaisseur constituées de matériaux ferroélectriques (FE) d’une part et de matériaux paraélectriques (PA) d’autre part, et maîtriser la qualité des interfaces essentielles à la stabilisation de l’effet de CN. Le choix des matériaux, le contrôle des contraintes épitaxiales et des effets électrostatiques seront cruciaux pour ramener le phénomène de CN dans des gammes de température avoisinant l’ambiante. Le consortium mis en place pour ce projet entend relever ce défi et pour cela il regroupe des compétences et des forces dans l’élaboration d’hétérostructures, la caractérisation fine à l’échelle élémentaire des matériaux, de leurs interfaces, de la structure en domaines FE, la caractérisation électrique de ces structures à l’échelle locale et macroscopique dans des gammes de fréquence et de températures étendues, des technologies de salle blanche pour la réalisation de véhicules de test spécifiques. Dans ce cadre, les objectifs de NEGCAP sont : (i) réaliser des structures FE/PA modèles en super-réseau (pour la mesure directe de la CN) et en multicouches (pour une mesure indirecte), (ii) Déterminer et modéliser la réponse diélectrique de ces structures dans une large gamme de fréquence, (iii) Sonder les propriétés aux interfaces FE/PA pour comprendre les phénomènes physiques mis en jeux, (iv) Cerner les champs d’application de ces structures et proposer des structures à «effet de CN à

Le projet KASHMIR vise le développement de sources larges et de lasers Moyen-InfraRouge (MIR) accordables grâce à l’intégration hybride de verres de chalcogénures (ChG) dopés par des ions de terre rare (TR) et de dispositifs intégrés avancés en photonique Silicium. Ce projet comblera ainsi certaines lacunes des sources MIR actuelles développées en photonique Si comme le fonctionnement à basse température (GeSn), la nécessité d’un pompage externe avec un laser fs (source supercontinuum) ou encore l’obligation de procédures complexes de report de substrat ou d’hétéroépitaxie (laser à cascade quantique). Le pompage des TR sélectionnées aux longueurs d’onde télécoms, où existe une large variété de composants photoniques en Si, permet de générer une émission entre 2 et 5 µm (Pr3+, Dy3+) voire jusqu’à 8 µm (Sm3+, Tb3+). L’intégration de verres de ChG est réalisée de façon simple en dernière étape du procédé technologique de fabrication de structures photoniques Si. L’émission MIR pourra ensuite être traitée en exploitant la vaste gamme de fonctions et dispositifs électro-optiques de la photonique Si. Pour pallier à l’absorption de la silice à partir de 3.6 µm, le projet tirera profit de l’ingénierie de structures photoniques intégrées originales (guides membranaires et à réseau sous longueur d’onde). Celles-ci permettent d’étendre la gamme de transmission de la photonique Si vers le MIR en s’affranchissant de la silice et d’autoriser de nouveaux degrés de liberté dans la conception de cavités et structures de couplage innovantes entre les plateformes Si et ChG. La mise en œuvre de cette plateforme hybride associant la maturité de la photonique Si et des matériaux émettant dans le MIR permettra de surpasser les propriétés des deux plateformes isolées et favorisera l’essor de sources larges et lasers accordables MIR sur Si à même de relever les défis applicatifs dans les domaines de l’amplification sur puce, de la communication en espace libre, des capteurs biochimiques

Le projet VanaSiC vise trois objectifs complémentaires : (i) le développement de la croissance de carbure de silicium dopé vanadium (SiC:V) sur des substrats de SiC on-axis, (ii) la croissance de graphène avec une interface hydrogénée sur des grilles enterrées épitaxiales en SiC:V, et (iii) le développement de deux types de dispositifs à base de graphène exploitant cette technologie. Le dopage vanadium (i) est une technologie clé pour compenser le dopage résiduel dans les couches épitaxiales de SiC et faire croître des films de haute résistivité pouvant trouver de nombreuses applications en électronique ainsi que dans les technologies quantiques. Dans ce projet, des couches de SiC:V à haute résistivité épitaxiées sur des substrats on-axis dopés seront utilisées comme diélectrique de grille enterrée sur lesquelles seront épitaxiés des films de graphène (monocouche ou bicouche) avec une interface hydrogénée (ii). Cette structure permettra de contrôler finement la densité de porteurs de charge dans le graphène autour du point de neutralité, ce qui est actuellement obtenu par un dopage chimique peu stable dans le temps. L'intérêt applicatif du SiC:V sera démontré par l'intégration de grilles enterrées épitaxiales dans deux types de dispositifs à base de graphène (iii) : un étalon de résistance à effet Hall quantique (QHRS) intégrant une monocouche de graphène, et un transistor à effet de champ en graphène (GraFET) intégrant une bicouche de graphène et qui sera utilisé comme dispositif de détection d’ondes Térahertz. Pour atteindre ses objectifs, le projet VanaSiC réunit 4 laboratoires et une entreprise avec des expertises et des moyens expérimentaux complémentaires. NOVASiC (PME) réalisera les croissances de SiC, le Centre de Recherche sur l'Hétéroépitaxie et ses Applications (CRHEA, Sophia-Antipolis) et le Laboratoire Charles Coulomb (L2C, Montpellier) feront croître le graphène en utilisant respectivement la CVD propane/hydrogène et la sublimation de silicium. NOVASiC, le CRHEA et le L2C effectueront également des caractérisations détaillées des films de graphène et de SiC. Les dispositifs QHRS et les détecteurs THz seront fabriqués par le Centre de Nanoscience et de Nanotechnologie (C2N, Palaiseau), et caractérisés par le Laboratoire national de métrologie et d'essais (LNE, Trappes pour les QHRS) et par le L2C (pour les dispositifs THz). De nombreux résultats sont attendus pour ce projet de recherche collaboratif impliquant une entreprise (PRCE). Une fois démontrées leurs possibles applications en électronique, les couches de SiC dopées vanadium constitueront un nouveau produit pour la PME NOVASiC. Les QHRS intégrant une grille épitaxiale et fonctionnant dans des conditions relaxées pourront servir de base au développement de nouveaux outils métrologiques pour le LNE, un institut public offrant des services d'étalonnage à l'industrie, et à plus long terme, les détecteurs THz en graphène pourraient remplacer les détecteurs actuels. Plus généralement, un fort impact scientifique est attendu grâce aux publications en accès libre issues du projet et portant sur la croissance et les propriétés électroniques du SiC et du graphène, sur la physique des dispositifs en graphène en général, et enfin sur les applications de détection THz et de métrologie. L'impact du projet sera encore renforcé par la présentation de séminaires en ligne à un public ciblé de laboratoires et d'entreprises susceptibles d’être intéressés par les résultats du projet VanaSiC afin de développer de nouvelles connaissances et de nouveaux produits.

L’infrastructure de télécommunication mobile s’apprête à subir une profonde transformation. L’interconnexion rapide, robuste et fiable d’objets communicants permet d’envisager de nouvelles applications telles que la voiture autonome, les usines du futur ultra connectées et la réalité augmentée. Pour répondre aux contraintes engendrées par ces nouveaux usages, une des technologies clés est l’utilisation du spectre millimétrique. Toutefois, travailler à des fréquences si élevées reste un défi, notamment au regard de la mobilité. En effet, les communications millimétriques incluent un processus de beam training permettant d’aligner les faisceaux directifs rayonnés par les antennes au niveau de la station de base et de l’utilisateur mobile. Ce processus introduit une latence importante, notamment lors l’accès initial, ainsi que de nombreux signaux pilotes, ce qui diminue l’efficacité des communications. Le beam training est aujourd’hui effectué grâce à un balayage angulaire des faisceaux par la station de base et l’utilisateur, qui se fait de façon séquentielle. Cette approche introduit intrinsèquement une latence et un gaspillage de ressources. Pour lever ce verrou, BeSensiCom propose de changer radicalement d’approche en proposant la conception d’une unité de sensing permettant d’informer la station de base en temps réel du spectre angulaire des signaux incidents. Cette avancée technologie est rendue possible grâce à une approche multidisciplinaire tirant profit d’antennes à onde de fuite multifaisceaux couplées à un traitement du signal dédié. BeSensiCom propose ainsi d’étendre le concept de radio cognitive utilisé pour l’écoute du spectre fréquentiel au spectre angulaire. Ainsi, les ressources spatiales ne seront plus gérées à part mais constitueront une dimension supplémentaire dans une grille 3D temps-fréquence-espace pour une gestion des ressources optimale.

Le projet CAOTIC est une initiative ambitieuse pour regrouper les travaux de recherche des principaux acteurs français du domaine de l'analyse temporelle des systèmes temps-réel sur plateforme multi-coeur, avec un accent particulier sur les interférences dues aux ressources partagées. Tout en visant une bonne utilisation des plateformes multi-coeur pour l'implémentation des applications critiques, l'objectif du projet est d'améliorer les outils et techniques d'implémentation et d'analyse temporelle de systèmes critiques en se basant sur : une bonne compréhension et une meilleure analyse des interférences et des anomalies temporelles, combinées à une bonne connaissance des spécificités des applications (modèle d'exécution et proprétés structurelles) et une remise en question du lien entre analyse temporelle et processus de synthèse (génération de code, placement et ordonnancement), pour aboutir à la conception d'une méthodologie pour une utilisation de ces analyses par les industriels.

Frama-C a été utilisé avec succès pour la vérification déductive dans de nombreuses études de cas. De récentes applications conduites à Thales Research & Technology ont montré le besoin d'améliorations importantes afin de permettre de vérifier efficacement et de manière correcte des logiciels industriels de plus de 10000 lignes de code mêlant des structures de données complexes, de l'allocation dynamique de mémoire, et des constructions de bas-niveau telles que des champs de bits. Le greffon WP de Frama-C fournit une combinaison de différents modèles mémoire qui collaborent grâce à une partition simple mais pertinente de la mémoire en différentes régions. Sur des programmes de complexité modérée, cette approche a montré sa maturité dans la vérification de programme critiques embarqués industriels. Toutefois, plusieurs problèmes théoriques et pratiques restent à résoudre. L'objectif de CoMeMov est de les surmonter pour passer à l’échelle sur des programmes de grande complexité.

Le monde du travail et la nature des emplois évoluent à une vitesse sans précédent, sous l'effet de nouvelles technologies informatiques et d'ingénierie telles que l'intelligence artificielle et la robotique. Ces dernières ont investi les usines industrielles, puis les secteurs des services, et rien n’indique que le rythme de ces changements technologiques va ralentir prochainement. Ces mutations sont sources de progrès pour la société, avec la création de nouvelles industries et professions et l'augmentation de la productivité. Mais ils comportent également des risques : ces avancées technologiques contiennent souvent une composante d'automatisation qui rend obsolètes certaines compétences des salariés et réduit les besoins en termes d’emploi dans certains secteurs. L'ampleur du pouvoir de marché des grandes entreprises technologiques suscite également des inquiétudes quant à leur potentiel impact négatif sur le bien-être global. Les bénéfices des nouvelles technologies l’emporteront-ils sur les menaces ? A ce stade, la question reste ouverte. Le projet TECHNOFIRMS vise à répondre à cet enjeu de quantification des différents mécanismes en jeu en examinant directement la façon dont les entreprises font face aux nouvelles technologies, d’une façon radicalement plus détaillée que par le passé. Nous prévoyons d'abord de tirer parti de la granularité unique du système d'information français sur les entreprises et du développement de méthodes avancées d'apprentissage automatique (combinées à des études de cas complémentaires pour les valider) aptes à traiter des sources statistiques hétérogènes afin de détecter les entreprises utilisatrices de technologies dans des fichiers de grande taille. Cela constituerait le premier fichier quasi-exhaustif de données appariées entre entreprises et travailleurs permettant de répondre à notre question de recherche. Nous adopterons ensuite deux axes principaux d'investigation. Le premier axe portera sur l'interaction entre l'environnement des entreprises et leurs décisions d'adoption de technologies. Dans un premier projet, nous analyserons dans quelle mesure ces décisions sont déterminées par les contraintes géographiques des entreprises. L'intérêt de certaines technologies réside précisément dans leur capacité à réduire les coûts associés à ces contraintes, soit pour les entreprises, soit pour leurs travailleurs. Ceci implique que leur adoption et leur impact socio-économique global est très probablement déterminé par ces contraintes spatiales. Dans un second projet, nous examinerons les interactions entre les décisions d'adoption de technologies des entreprises et leurs conditions de marché, afin de comprendre quel type d’avantage compétitif ces technologies procurent, et si cet avantage est susceptible de conduire à un pouvoir de marché excessif – une question largement débattue dans la littérature. Notre deuxième axe d'investigation portera sur le rôle joué par le travail, plus précisément par son organisation, dans les choix d’adoption de technologies, des gains de productivité associés et de leur répartition. Un premier projet se concentrera sur les stratégies de management au sein des organisations d’entreprises : comme les entreprises les plus grandes atteignent une importance macro-économique, leurs stratégies organisationnelles internes sont de fait susceptibles d'avoir un impact significatif sur les indicateurs agrégés, notamment en termes d'inégalité. Le second projet analysera symétriquement la manière dont les travailleurs eux-mêmes réagissent aux nouvelles technologies, sur données historiques. Les différentes institutions régulant le travail (de type syndical) sont probablement clé, puisqu'elles ont un impact sur les conditions de travail et le partage de la valeur au sein des entreprises et déterminent ainsi si les employeurs trouvent rentable d'adopter différentes technologies, et si à leur tour, les travailleurs accepteront ou non ce changement technologiqu

L’idée que les externalités et les biens communs génèrent des imperfections de marché est généralement associée à la perception du marché comme mécanisme central d'allocation des ressources, ces imperfections provenant de la périphérie du système économique et ne perturbant que l'efficacité de l'allocation. Pourtant, l'économie est profondément ancrée dans le jeu social et que les frontières planétaires délimitent le fonctionnement durable des sphères sociale et économique. De plus, les problèmes de distribution semblent impossibles à ignorer dans les politiques traitant de ces problèmes. Ce projet vise à développer un cadre conceptuel dans lequel les externalités et les communs sont au cœur de l'analyse, avec de nouveaux modèles dans lesquels les instruments de marché ne sont qu'un sous-ensemble d'outils pertinents, et dans lesquels les questions d'équité sont aussi centrales que les considérations d'efficacité. Trois domaines d'applications seront étudiés : 1) la santé publique, qui sera abordée à travers un modèle d'inégalités dans la pandémie et avec une nouvelle enquête sur les préférences des gens en matière de santé, de consommation et d'interactions sociales. 2) la politique climatique, pour laquelle la politique de second rang sous contraintes sur les transferts et sur la distribution des permis d'émission soulève des questions difficiles sur les prix différentiels du carbone, et ce projet cherchera également à introduire des communs supplémentaires tels que la biodiversité et la stabilité sociale dans les modèles d'évaluation utilisés pour l'analyse coûts-avantages des politiques d'atténuation. 3) la division optimale du travail entre l'action privée et les interventions publiques - un sujet urgent à l'heure où les interventions publiques sont contestées et insuffisantes, alors que de nombreux acteurs privés, notamment les entreprises et les investisseurs, lancent de multiples initiatives embrassant responsabilité sociale et environnementale.

Les coopératives agricoles, entreprises de l’économie sociale au mode de gouvernance démocratique, sont des acteurs incontournables du développement durable. En France, les 2 300 coopératives générent 190 000 emplois et sont des acteurs majeurs de l’agriculture, notamment en viticulture (45% de la production). Mais, des disparités existent dans leurs performances. Leurs caractéristiques, comme leur mode de gouvernance, peuvent freiner ou favoriser leurs innovations technologiques ou organisationnelles. La gouvernance, l’innovation et la performance durable sont considérées comme des enjeux majeurs pour l’avenir des cooperatives vinicoles (FranceAgriMer, 2017). Notre question centrale de recherche est donc : quel est l’impact de la gouvernance des coopératives agricoles sur leurs innovations et leur performance durable, dans le secteur vin ? La gouvernance et la performance des coopératives agricoles ont été largement étudiées (Chaddad et Iliopoulos, 2013 ; Grashuis et Su, 2019). Des approches plus complexes sont nécessaires (Cornforth, 2004 ; Grashuis et Su, 2019 ; Saïsset et Codron, 2019), concernant l’influence de la gouvernance et de l’innovation sur la performance coopérative (Reboud et al., 2016), et leur durabilité (Marcis et al., 2018). Notre projet, ancré dans les sciences économiques et de gestion, est pluridisciplinaire. Son objectif opérationnel est d’aider les agriculteurs et coopératives à relever le défi de l’innovation agricole pour améliorer la durabilité du secteur viti-vinicole. Notre objectif scientifique est de comprendre comment la gouvernance des caves coopératives peut conduire à des innovations technologiques et organisationnelles et comment elles peuvent influencer leur performance durable. Notre recherche repose sur un cadre théorique défini (WP1), une étude exploratoire et qualitative de la gouvernance et de l’innovation cooperative (WP2), et une étude quantitative, sur les liens entre gouvernance, innovation et performance durable (WP3).

Grâce à une analyse collective et transversale, l’objectif de FONDASCIENCE est d’étudier, sur la période de 1910 à 1956, le rôle des fondations philanthropiques dans le développement de la recherche scientifique, par l’exploitation d’archives jusqu’à présent peu questionnées ou même totalement inédites. L’hypothèse de départ est que la structuration de la recherche publique française actuelle est née de l’association étroite entre quelques fondations/fonds/associations et une poignée de savants influents. De nombreux travaux dans le domaine de l’histoire sociale ou de l’histoire de l’art ont été consacrés au mécénat et à la philanthropie des dynasties financières, commerciales ou industrielles aux XIXe et XXe siècles. En revanche, peu d’études existent sur les fondations philanthropiques dédiées à la science. De même, si la question du poids des institutions scientifiques de province par rapport à Paris a bien été réévalué depuis les années 1980, celle du mécénat Paris/province reste inexplorée. De nombreuses fondations ainsi que leurs réalisations, comme l’IBPC, constituent un pan aveugle de l’histoire de la recherche, tout comme subsistent des zones d’ombre pour la période de la Seconde Guerre mondiale. Le projet est structuré en trois axes : 1) une analyse croisée des fondations philanthropiques scientifiques (1910-1939) en France et en Belgique pour ébaucher une cartographie des régimes philanthropiques et en dégager si possible quelques « modèles » ; 2) une étude sur la période 1927-1939 de l’Institut de Biologie Physico-Chimique (IBPC) né de la Fondation créée par Jean Perrin et Edmond James de Rothschild, elle questionnera l’interdisciplinarité promue grâce à une méthodologie novatrice s’appuyant sur un corpus inédit, ainsi que l’insertion de l’institut dans son environnement scientifique, institutionnel et géographique (Montagne Sainte-Geneviève) ; 3) le positionnement des fondations dans un contexte nouveau où émerge et se structure une recherche scientifique publique (1939-1956, -colloque de Caen-). Outre l’exploitation de sources originales (archives de la banque Rothschild (Roubaix), The Rothschild Archive (Londres), Rockefeller archive center (New York State), Fonds National de la Recherche Scientifique (Bruxelles), Institut Henri Poincaré, IBPC, Instituts Pasteur de Lille et de Paris, etc.), le projet se caractérise par une approche résolument croisée, et en faisant varier les échelles du local au national et à l’international. Il s’appuie sur la constitution de bases de données prosopographiques. De plus, l’étude spécifique de l’IBPC s’inscrira dans le courant historiographique du « material turn » en combinant sources écrites, visuelles et matérielles (et non à leur simple juxtaposition). Le projet assurera également la protection pérenne de ces archives inédites (numérisation) puis leur valorisation dans une démarche de science ouverte : publications dans des revues françaises et internationales, un ouvrage de référence, un carnet de recherche, bases de données prosopographiques, et une exposition en ligne, un colloque. Coordonné par le Directeur de l’IBPC, trois équipes complémentaires rassemblent des spécialistes de l’histoire des interactions entre science, industrie et États, de l’histoire de l’innovation, des finances publiques et privées, de la recherche publique, du mécénat et de la philanthropie, des institutions scientifiques, de l’architecture, des études visuelles et matérielles. Au-delà de l’originalité de son objet, la philanthropie scientifique, FONDASCIENCE est novateur en ce qu’il pose comme hypothèse de départ qu’aux côtés de l’État et des scientifiques, la philanthropie a joué un rôle décisif dans l’évolution et la structuration de la recherche publique. Il permettra également de mieux comprendre les ressorts de l’organisation de la recherche française dans la longue durée et de contribuer ainsi à ses évolutions et débats actuels.

Fondé sur une démarche interdisciplinaire, le projet Celtic Brass Coins repose sur un corpus inédit de monnaies celtiques qui représentent un matériau archéologique des plus pertinents pour comprendre l’économie, l’organisation sociale mais également les évolutions technologiques des sociétés anciennes. Celtic Brass coins propose d’entreprendre un programme d’envergure sur les alliages monétaires en laiton à l’échelle de la Gaule au second âge du Fer afin de livrer un panorama sans précédent de ces émissions, des pratiques monétaires associées mais également de renseigner les choix techniques et les usages auxquels renvoie l’introduction de ce nouvel alliage dans les économies monétaires. Des données archéométriques, numismatiques, archéologiques, historiques et spatiales seront rassemblées et croisées et permettront de replacer l’introduction du laiton à la fois au sein de dynamiques propres à la société celtique et dans le paysage politique post-conquête qui se met en place dans la seconde moitié du Ier s. av. n.è. Au-delà des considérations économiques, monétaires et techniques, Celtic Brass Coins éclairera également le rôle des autorités émettrices à la fin du second âge du Fer et des réseaux d’échanges à l’origine et/ou initiés par ces productions. Dans cette perspective, plus de 4000 monnaies et 2000 objets seront analysés selon des méthodes non destructives afin d’identifier les émissions concernées et initier une réflexion plus large sur l’introduction du laiton dans la culture matérielle laténienne. Les analyses seront réalisées au sein des collections publiques les plus importantes et des développements méthodologiques novateurs seront entrepris à l’IRAMAT. Le projet fédère six acteurs majeurs de l’archéométrie, de l’archéologie et de la numismatique celtique et romaine et contribue à affirmer une archéométrie pleinement intégrée aux enjeux archéologiques et historiques. Celtic Brass Coins est soutenu par l’International Research Network NEMESIS du CNRS.

Madagascar possède tous les atouts pour être l’attention d’une recherche pluridisciplinaire moderne et soucieuse de la durabilité entre sociétés et nature. En effet, son insularité ancienne a permis une diversité spécifique incroyable mais en même temps fragile face aux contraintes anthropiques débutées il y a plus de 1000 ans et qui se sont fortement intensifiées récemment. Le peuple malgache actuel est le fruit de la rencontre de de populations Austronésiennes, venant d’Asie et Bantu venant d’Afrique. Ces deux sociétés ont apporté chacune leurs cultures (pratiques agricoles, plantes, élevage, art, …) dont les traces sont encore perceptibles aujourd’hui. Le projet Madeogen cherche à estimer la chronologie de ces colonisations, la diffusion de ces populations dans l’île et les traces de leurs différentes pratiques agricoles ainsi que de leurs impacts sur les paysages depuis 3000 ans. Une approche combinant 3 disciplines indépendantes et complémentaires, la paléoécologie, la génétique humaine et l’éthnoécologie, sera utilisée pour reconstruire les changements socio-écologiques sur le long terme. Pour cela, six zones géographiques ont été choisies d’après l’expérience du consortium de recherche qui travaille sur le territoire depuis de nombreuses années. Pour chacune zone, des sédiments lacustres seront échantillonnés et analysés pour détecter les traces d’activités naturelles et anthropiques depuis 3000ans. La diversité génétique des populations actuelles des villages alentours sera analysée et leur relation, leur perception des paysages, les techniques et les pratiques qui ont pu avoir un effet sur la dynamique des paysages, à court et à long termes seront questionnées. Les analyses génétiques permettront d’estimer l’âge d’hybridation des différentes populations, leur évolution démographique. Les enquêtes ethnoécologiques viendront tester la cohérences de ces mélanges socio-culturels et la paléoécologie permettra de fixer un cadre temporel et environnemental.

HOLOGRAM vise à une meilleure compréhension des sociétés impliquées dans la néolithisation du bassin méditerranéen ibérique par une nouvelle approche de leur art rupestre, dont la complexité culturelle et la chronologie restent mal définies. Bien que ce contexte graphique soit exceptionnel dans l'Europe préhistorique – par le remarquable nombre de sites ornés documentés, de leur large distribution territoriale et de leur grande diversité graphique -, le manque de méthodes de datation fiables a écarté l'art rupestre holocène ibérique des recherches archéologiques, tandis que l'absence de tout cadre théorique et méthodologique a conduit à une image biaisée de sa complexité technique, sociale et territoriale. Après un siècle de recherches, deux questions majeures restent ouvertes : d'une part, l'émergence, le développement et l'attribution culturelle des trois horizons graphiques identifiés dans cette région alimentent toujours le débat, et ce débat est étroitement lié aux différentes visions du processus de néolithisation du bassin méditerranéen ibérique. En outre, la caractérisation stylistique des horizons Macroschématique, Schématique et Levantin s'est basée uniquement sur des caractéristiques formelles et thématiques, tandis que les aspects technologiques ont été complètement ignorés, notamment en ce qui concerne les premières étapes de la chaîne opératoire. Par conséquent, notre compréhension de ces traditions techniques, leurs territoires d’influence et les mécanismes régissant la transmission du savoir-faire est très limitée. Ces deux questions, la définition du cadre chronologique et la caractérisation approfondie de ces horizons graphiques sont essentielles pour déchiffrer la complexe singularité de l'éclosion graphique qui a caractérisé la néolithisation ibérique dans le cadre de la Méditerranée occidentale, et pour mieux comprendre les processus sociaux sous-jacents qui sont à l'origine de cette éclosion. Pour aborder ces questions, ce projet cherche à reconstruire les traditions techniques graphiques, et à les placer dans le temps, par le biais d'un protocole d'analyse et de datation multidisciplinaire fondé sur la chaîne opératoire de la matière colorante. Des questions inexplorées sur le geste technique, les savoir-faire et les réseaux d'approvisionnement apporteront de nouveaux éclairages sur les aspects socio-symboliques des systèmes technologiques graphiques et sur les interactions entre les sociétés et l’environnement. Cette approche permettra de lever les verrous entravant la mise en contexte de l’art rupestre dans les processus sociaux et historiques qui jalonnent l’implantation et l'expansion du Néolithique sur ce territoire. La définition d'un cadre chrono-culturel robuste pour ces horizons graphiques ainsi que la caractérisation de la dynamique territoriale des traditions techniques permettront d'améliorer la compréhension de la mosaïque culturelle et des réseaux sociaux, qui structurent le tissu d’expansion des premières sociétés paysannes, en associant les données graphiques avec celles issues des vestiges matériels.

La stratégie actuelle de conservation des cavités ornées repose sur le maintien d’un microclimat souterrain stable au cours du temps. En effet, les œuvres pariétales se situent à une interface roche/film d’eau/atmosphère qui doit rester la plus constante possible. Le suivi environnemental des cavités peu profondes (< 40 m) montre actuellement (i) une dérive positive de la température qui peut être fortement accentuée par des modifications de l’aérologie (jusqu’à 2°C par décade), (ii) une augmentation importante de la concentration moyenne en CO2 dans l’atmosphère de la grotte. Ces deux processus, induits par le changement climatique, participent à la déstabilisation du film d’eau pariétal (croissance par condensation avec possibilité de ruissellement, ou asséchement avec précipitation de concrétions à la paroi), ce qui altère les conditions de conservation des œuvres pariétales. Les modifications de l’aérologie accentuent également le risque de crise biologique dans les cavités. A partir de l’étude des sites ornées de Gargas, la Grotte aux Points, et Villars, ce projet a pour objectif d’identifier les situations critiques ou points de bascule, pouvant déboucher sur une altération rapide (physique et/ou biologique) du patrimoine orné. Il s’appuie sur (i) un suivi environnemental innovant (épaisseur du film d’eau pariétal, production de CO2 dans le sol, chroniques d’égouttement, aérosols, populations de microorganismes dans l’air et sur les parois…) ; (ii) une modélisation couplée du microclimat de la cavité et du transfert des fluides et de chaleur à travers le système sol/épikarst/karst, qui permettra d’utiliser comme entrées la distribution des variables météorologiques produites par les versions régionalisées des scénarios à grande échelle de l'évolution climatique. Ce projet permettra de définir une approche conservatoire de site applicable à différentes grottes ornées (instrumentation stable dans le temps, outils de diagnostics adaptés, gestion de la surface…).

Ce projet vise à étudier comment les différentes formes d'incertitude qui caractérisent les environnements du début de la vie peuvent façonner la psychologie humaine sur le long terme. L'axe 1 utilisera la psychométrie pour valider une classification de l'écologie de l'incertitude au début de la vie qui distingue l'imprévisibilité de la volatilité, c'est-à-dire les changements stochastiques par rapport aux changements réels de la valeur moyenne des facteurs d'adversité au début de la vie (par exemple, les instabilités familiales par rapport au divorce des parents). L'axe 2 utilisera la modélisation mathématique pour étudier les effets de ces deux types d'incertitude au début de la vie sur l'apprentissage guidé par la récompense. L'axe 3 utilisera la pupillométrie pour étudier les mécanismes neurophysiologiques sur lesquels ces effets peuvent reposer. Nous faisons l'hypothèse que les personnes ayant été exposée à plus de volatilité pendant leur enfance sont plus susceptibles de développer un phénotype "Anxieux / Vigilant" : ils transforment l'incertitude environnementale en volatilité, augmentent leur taux d'apprentissage, diminuent leur niveau de bruit computationnel et sont plus enclins à l'anxiété et aux troubles de la personnalité de type B. A l'inverse, celles ayant été exposée à plus d'imprévisibilité sont plus susceptibles de développer un phénotype "passif" : elles transforment l'incertitude environnementale en imprévisibilité, diminuent leur taux d'apprentissage et leur adaptation comportementale, augmentent leur niveau de bruit informatique et sont plus enclines à la dépression et aux troubles de la personnalité du groupe C. Enfin, celles ayant rencontré des niveaux élevés d'incertitude globale sont plus enclines à développer un phénotype "stressant", modifiant leur compromis exploration/exploitation et étant sujettes au stress et aux formes complexes de psychotraumatisme (e.g., PTSD complex).

Le but de ce projet est de développer une stratégie de simulation multi-échelle qui permette d'étudier comment la réactivité des biomolécules chargées est affectée par les fluctuations lentes de l'environnement. En particulier ici, cette méthodologie est développée pour comprendre comment l’activité catalytique des ribozymes dépend de la nature des ions présents et pourquoi cette spécificité est sensible à des modifications de la séquence du ribozyme. Les ribozymes sont des séquences d’ARN qui présentent une activité catalytique similaire à celle des enzymes. Impliqueìs dans un grand nombre de processus biologiques, ce sont de potentiels outils thérapeutiques. Comprendre l’origine à l’échelle moléculaire de leur activité catalytique est donc un défi majeur à relever afin de pouvoir contrôler ou modifier leur activité. Pourtant, de nombreuses inconnues demeurent sur leur fonctionnement, en particulier sur le rôle joué par des ions divalents comme le Mg2+, lié in vivo à leur activité. L’activité de nombreux ribozymes dépend de la présence d’ions et de leur nature, plus ou moins fortement en fonction de la présence d’interactions tertiaires loin du site actif. Comprendre l’origine de ces effets est un défi à la fois expérimental et théorique, car les ribozymes sont fortement chargés, leur interaction avec des cations divalents est difficile à sonder expérimentalement et à modéliser, et les ribozymes sont beaucoup plus flexibles que des enzymes typiques. Pour la modélisation, le défi est d’arriver à prendre en compte simultanément la flexibilité du ribozyme, sa réactivité, et ses interactions avec des cations, mal décrites par les méthodes standards. Nous proposons donc de combiner des champs de force ioniques avancés, explicitement et implicitement polarisables, avec un échantillonnage conformationnel étendu du site actif et des modes de liaison des ions, ce qui permettra d'identifier les conformations typiques du site actif. Nous utiliserons ensuite des techniques d'échantillonnage de chemin QM(DFTB3)/MM-MD pour explorer dynamiquement les voies de réaction dans différents environnements et déterminer le mécanisme réactionnel, en fonction de la nature des ions présents. En outre, l’apprentissage de corrections à DFTB3 utilisées dans un nouveau schéma d'intégration ML/MM permettra d'obtenir une grande précision dans la description du site actif pour un coût modéré. Enfin, une fois le(s) mécanisme(s) identifiés, une description semi-classique (EVB) de la réaction sera paramétrée. Ce modèle très peu coûteux en temps de calcul permettra enfin l'exploration des échelles de temps ns-?s, typiques des mouvements ioniques et des fluctuations conformationnelles, qui sont essentielles ici pour saisir correctement l'impact des cations divalents sur la conformation du ribozyme. Ce projet utilisera comme système modèle le ribozyme en tête-de-marteau RzB, dont l'activité dépend fortement non seulement de la nature des cations dans le site actif mais aussi de la séquence du ribozyme. Avec un grand nombre de données expérimentales déjà disponibles pour comparaison, c'est le système idéal pour tester et développer notre stratégie de simulation. Notre approche permettra d'identifier comment le mécanisme de réaction et les fluctuations conformationnelles du site actif sont affectés par un changement de cation dans le site actif, et de les relier quantitativement aux changements de l'activité du ribozyme. Au-delà de ce système spécifique, les méthodologies et les outils développés dans ce projet seront utiles à une large communauté de biosimulation pour étudier les systèmes biochimiques impliquant l'interaction de cations divalents avec des biomolécules, ou où la réactivité est modulée par des fluctuations environnementales, par exemple dans le domaine de la conception d'enzymes.

iSELECTION vise à révéler la composition moléculaire du milieu interstellaire en résolvant l'énigme des bandes interstellaires diffuses (DIBs) observées dans les nuages interstellaires. Leur identification est essentielle pour contraindre le cycle de vie du carbone à l'œuvre dans les environnements extra-terrestres, pour déterminer les conditions physico-chimiques initiales de la formation des étoiles et des planètes qui ont finalement conduit aux conditions de la vie sur Terre. Les carbures métalliques chargés sont des candidats attrayants en tant que porteurs des DIBs. En effet, les métaux cosmiques sont abondants et peuvent favoriser des structures moléculaires particulières présentant une grande stabilité thermodynamique. Cette particularité est une propriété fondamentale du seul porteur de DIBs identifié à ce jour, le Buckminsterfullerène cationique. iSELECTION évaluera en laboratoire quels carbures métalliques contribuent à la complexité moléculaire du milieu interstellaire. Ce projet combine la spectrométrie de masse et de mobilité ionique de pointe avec deux techniques de spectroscopie laser pour construire un instrument d'avant-garde. Cet appareil permettra d'explorer les sites de liaison des atomes métalliques dans les ions de carbures métalliques et la manière dont les agrégats de carbone encapsulent un tel atome métallique. Les spectres électroniques et les sections efficaces d'absorption des ions de carbures métalliques soigneusement sélectionnés seront enregistrés à l'aide d'une méthodologie expérimentale innovante permettant une comparaison directe avec les observations astronomiques. iSELECTION est extrêmement opportun car des données astronomiques sans précédent sont actuellement recueillies par le Very Large Telescope, sur la distribution des DIBs dans la galaxie. Le récent lancement réussi du télescope spatial James Webb ouvre des perspectives passionnantes pour collecter de nouvelles DIBs dans le domaine spectral du proche infrarouge. Au-delà de l'intérêt évident pour les communautés liées à l'astrophysique, les informations structurelles, chimiques et spectroscopiques obtenues apporteront une forte dimension interdisciplinaire à ce projet, reliant les domaines de la chimie, de la physique, des sciences des matériaux et de l'astrophysique.

La biomasse représente une source majeure de carbone renouvelable indispensable pour relever les grands défis posés par le changement climatique. Sa transformation demande cependant de nombreux processus dont certains encore en développement. L’électrocatalyse est aujourd’hui parmi les solutions les plus pertinentes. Mais, malgré les avancées, elle reste à optimiser et à transférer au niveau industriel. Le manque d’outils analytiques capables de détecter rapidement des espèces intermédiaires bloquent en particulier la compréhension des phénomènes qui s’y déroulent. Le projet MEGOPE se propose donc de s’attaquer à cet enjeu crucial en développant un système analytique complet basé sur la spectrométrie de masse (MS), adapté à une cellule électrocatalytique pour l’étude en temps réel et in-operando des réactions ayant lieu aux électrodes. Il permettra deux types d’analyse : les gaz dissous et légers par DEMS associé par un MS à ionisation chimique ; et l’analyse des intermédiaires réactionnels de plus grandes masses par un système innovant, développement au cœur de ce projet, combinant une source d’ionisation douce (V-EASI) associée à un MS/MS. Cette méthode sera appliquée d’une part à l’amélioration de la connaissance autour d’espèces déjà étudiées au laboratoire issus de la décomposition du la cellulose (HMF, furfural), ainsi que sur des espèces moins étudiées, en particulier les dérivés phénoliques issus de la lignine. Dans ce projet, nous voulons être les précurseurs de l’étude de mélanges fractionnés issus directement de la transformation de la lignine de manière à évaluer son potentiel industriel. Le projet MEGOPE associe deux laboratoires : l’ICP reconnu pour ses connaissances et développements en MS, et l’IRCELYON experts en électrocatalyse et valorisation de la biomasse. Ce nouveau partenariat propose donc des innovations dans les deux domaines et combinaison promettant des avancées importantes dans le domaine de l’électrocatalyse.

Les lipides et les protéines sont les principaux composants des membranes cellulaires. Bien que leurs interactions mutuelles et leur dynamique régissent de nombreuses fonctions cellulaires, nous sommes encore loin d'avoir une description complète de leur interaction mutuelle. Dans le projet UnderPressure, nous exploiterons et étendrons une méthode analytique que nous venons de mettre au point pour sonder les interactions lipides/protéines au sein de bicouches lipidiques. La haute pression s'est avérée très efficace pour sonder les paysages conformationnels des protéines hydrosolubles et des lipides et nos données préliminaires montrent que nous sommes maintenant prêts à nous attaquer aux systèmes binaires bicouches lipidiques/protéines pour bénéficier de toute la puissance de la haute pression. Nous combinerons des outils expérimentaux (nanodisques lipidiques et spectroscopie RMN) et numériques de pointe dans une approche hautement interdisciplinaire afin de révéler l'interaction intime entre la dynamique des lipides et celles des protéines à résolution atomique et sur une large gamme d'échelles de temps. Les protéines ont été sélectionnées pour leurs propriétés mécaniques distinctes, de très rigides (porine) à très plastiques (Récepteur Couplé aux Protéines G), et nous étudierons leur impact sur la dynamique des lipides. Réciproquement, nous évaluerons les modes dynamiques des lipides qui se transmettent à la protéine en termes d’échelle de temps et d’impact sur le paysage conformationnel de la protéine. Le projet UnderPressure établira une nouvelle méthodologie ouvrant le nouveau champ de recherche des biomembranes sous pression à résolution atomique, avec des impacts forts sur notre compréhension de la dynamique des protéines/lipides à pression ambiante et l'adaptation de ces biomolécules et des micro-organismes vivant dans des environnements de haute pression tels qu’au fond des océans. Dans le monde industriel, ces nouvelles connaissances nous aideront à mieux comprendre, par exemple, les phénomènes ayant lieu lors de la pascalisation et le traitement des aliments.

Le contexte général do projet UPHABOD porte sur l'analyse des conformations et structures de protéines par des techniques basées sur la spectrométrie de masse. L'objectif est de développer un méthodologie UVPD/MS/MS complète pour l'analyse, par échanges hydrogène/deutérium d'amides, à la résolution de chaque résidu et d'appliquer cette méthodologie à la caractérisation structurale de protéines impliquées dans les phénomènes de stress oxydant. Afin d'atteindre cet objectif, nous souhaitons étudier le rôle de l'irradiation UV sur les transferts d'hydrogène d'amide de façon à trouver les conditions minimisant la migration des atomes d'hydrogène du squelette. La littérature actuelle pointe sur des résultats incohérents, avec des groupes affirmant que la méthode conserve la position des hydrogènes alors que d'autres montrent un échange conséquent. Nous comptons aborder ce problème d'un point de vue physico-chimique et spectroscopique plus fondamental en visant à l'élucidation des mécanismes impliqués. En parallèle pour faciliter l'approche UVPD/MS/MS, un montage expérimental basé sur une séparation chromatographique nano-UHPLC à température négative et une digestion en ligne en conditions standard sera développé. Nous nous intéresserons particulièrement aux protéines qui subissent des modifications structurales importantes suite à des modifications oxydatives, qui posent un défi du fait de la diversité des états oxydatifs et de la difficulté à les séparer avant l'analyse. Une séparation par spectrométrie de masse peut être utilisée pour séparer les produits d'oxydation et pourvu que les informations sur la structure locale, enregistrées dans la cinétique d'échange H/D soient conservées, il deviendrait possible de déterminer les modifications oxydatives et les cinétiques d'échanges au niveau d'un seul résidu en une seule expérience, conduisant à des informations détaillées sur les effets structuraux des modifications oxydatives.

L'ajout de fibres à un matériau granulaire est un moyen économique, écologique et efficace de renforcer sa résistance mécanique. Cette stratégie est largement utilisée dans les applications de génie civil pour lutter contre l’érosion des sols et pour développer des bétons à hautes performances, avec l'inconvénient de réduire la "maniabilité" du matériau. D'un point de vue physique, l'enchevêtrement entre les fibres flexibles et les grains rigides provoque un fort couplage qui augmente la contrainte seuil du matériau au-delà de la pression de confinement, confère une résistance aux efforts de traction, entrave les écoulements extensionnels et donne lieu à une anisotropie induite par cisaillement. Tous ces phénomènes soulèvent la question de savoir si le comportement des matériaux granulaires renforcés par des fibres peut être déduit de la mécanique classique des milieux granulaires et des assemblées de fibres ou s'ils constituent une nouvelle classe de matériaux aux propriétés mécaniques distinctes ? Ce projet propose de répondre à cette question et de rationaliser la réponse mécanique et l'écoulement de ces matériaux. Dans ce but, nous réaliserons un ensemble d'expériences modèles avec des grains et des fibres ayant des propriétés physiques contrôlées. Dans un premier temps, nous étudierons les conditions de mélange permettant d'obtenir un échantillon homogène et nous caractériserons sa réponse mécanique dans la limite des déformations quasi-statiques. Le problème du mélange sera étudié en mesurant la distribution spatiale et la déformation des fibres à travers des grains transparents immergés dans un fluide de même indice optique au cours d'un protocole de préparation typique. La réponse mécanique de l'échantillon sera étudiée en compression et en traction à l'aide d'une machine de traction. Ces mesures permettront de déterminer comment les contraintes seuil des matériaux granulaires fibrés dépendent des paramètres physiques de ce problème tels que l'élasticité des fibres, leur fraction volumique et la friction entre fibres. Dans un deuxième temps, nous étudierons le comportement de ces matériaux dans différentes configurations d’écoulement. Nous caractériserons d’abord leur réponse à un cisaillement simple en utilisant un rhéomètre dédié qui permet d’imposer la pression normale. Ces mesures, combinées à l’analyse dimensionnelle du problème, nous permettra de proposer une formulation rhéologique pour les matériaux granulaires contenant des fibres. On testera le domaine de validité de ces lois rhéologiques en comparant leur prédictions dans différentes configurations d'écoulement (plan incliné, effondrement gravitationnel d'une colonne, impact rapide d'un objet à la surface, etc.) aux observations expérimentales. Cette démarche permettra de quantifier l'importance de différents phénomènes tels que la présence d'un gradient de cisaillement, d'une surface libre et de la non-stationnarité dans les écoulements réels. Enfin, nous chercherons un modèle théorique permettant de prédire le comportement des matériaux granulaires fibrés. Cette étape nécessitera de décrire le couplage entre les grains et les fibres à l'échelle mésoscopique et bénéficiera de simulations DEM qui nous fourniront des informations précieuses sur l'évolution de la distribution des contacts au cours de la déformation du matériau. Finalement, le projet FiLiGran apportera une compréhension fondamentale du comportement mécanique et de l’écoulement des matériaux granulaires fibrés. Cette compréhension favorisera le développement de techniques de renforcement par des fibres afin de réaliser des infrastructures qui sont compatibles avec les enjeux du développement durable. Les résultats du projet seront également diffusés au grand public et aux étudiants et contribueront à accroître leur engouement pour les sciences.

De nouvelles perspectives se sont ouvertes pour générer de nouvelles classes d'excitations magnétiques issues de l'interaction Dzyaloshinskii-Moriya (DM) grâce aux récents progrès en synthèse matériaux. Notre objectif dans le projet DeMIuRGe est de comprendre et finalement contrôler les interactions chirales de type DM induites dans des couches minces d'isolants ferrimagnétiques, spécifiquement les grenats de fer. Ils possèdent un amortissement magnétique de l'ordre de 10^(-4), typiquement cent fois plus faibles que dans les métaux ferromagnétiques 3d, ce qui en fait des systèmes modèles pour étudier les propriétés complexes des magnons. L'inclusion d'interaction chirale dans les grenats permettra d'explorer de nombreuses prédictions théoriques récentes qui ne peuvent être réalisées expérimentalement que dans de tels matériaux à faible amortissement, notamment la propagation asymétrique des ondes de spin, les modes d'excitation spécifiques et les propriétés non-linéaires.

L'écoulement turbulent dans une cellule de convection est inhomogène, et met en jeu des couplages forts entre mécanismes physiques qui changent avec le régime, la position dans la cellule, et l'échelle d'intérêt. Des couches limites thermiques se forment près des surfaces, mais sont instables à cause de leur flottabilité. Des petites structures germent: les panaches thermiques. Leur mouvement collectif produit une circulation à grande échelle (LSC), ce qui suggère un transfert d'énergie depuis les petites échelles des panaches vers la grande échelle de la circulation globale. Pourtant, le cisaillement produit par la LSC peut lui-même produire des fluctuations turbulentes (qui contribuent à encore déstabiliser les couches limites) mais qui peut aussi entraver le mouvement ascendant des panaches. Ainsi la chaleur est transportée dans le fluide par les panaches thermiques, à la fois sous l'effet de leur flottabilité et de leur advection dans la LSC, mais aussi par les fluctuations turbulentes. Enfin, la turbulence au cœur de l'écoulement s'approche d'une turbulence homogène et conduit à une cascade d'énergie vers les petites échelles (où la dissipation peut également produire de la chaleur localement). Lorsque la turbulence augmente, en augmentant le forçage, ou en introduisant des perturbations sur les surfaces, l'écoulement peut subir un changement spectaculaire de régime qui se traduit par une efficacité du transfert plus importante. Cependant, les observations expérimentales semblent incompatibles, avec des écarts importants entre les flux de chaleurs observés. Comprendre ces écarts est critique dans les domaines où cette gamme de forçage est attendue (refroidissement de cœurs de réacteur nucléaire, les écoulements géophysiques), car on ne peut pas correctement prédire un flux réaliste si on ne comprend pas les mécanismes physiques sous-jacents. Notre objectif est de déterminer les mécanismes physiques pertinents, notamment désentremêler la contribution de la turbulence et celle de l'interaction entre les panaches. Pour cela, nous utiliserons des outils de diagnostic locaux comme les corrélations entre température et vitesse, afin d'estimer le poids relatif de la turbulence ou des panaches (leur nombre, leur intensité) dans les différents régimes. Cette connaissance est clé pour produire des modèles car l'écoulement est inhomogène et l'information 3D est essentielle. Est-ce que les panaches germent de façon homogène sur la plaque, ou seulement proche des bords? Est-ce que la distribution spatiale des panaches change lorsque le forçage augmente? Malgré les progrès des comparaisons entre expériences et simulations numériques, il reste des différences fortes entre le type d'information obtenus par chaque communauté, ce qui rend les études conjointes difficiles. Les données expérimentales sont incomplètes, mais bien convergées et à des forçages importants. Les simulations numériques sont bien résolues partout dans l'espace, mais atteignent des taux de turbulence plus faibles et sur des durées plus courtes. Le potentiel énorme des techniques récentes d'apprentissage profond (DL) informé par la physique aidera à intégrer les avantages de ces approches. On tirera avantage à la fois du cadre enrichi par la physique des réseaux de neurones perceptons ou convolutionnels, de façon à accélérer et rendre robuste l'entraînement des modèles. Nous pourrons alors extrapoler les données manquantes dans les expériences, et diminuer le coût des simulations numériques en réduisant le besoin de stockage. Lorsqu'ils sont entraînés sur les données expérimentales ou numériques, ces réseaux donneront un accès rapide aux couplages locaux de température et de vitesse en temps et en espace, au flux de chaleur local, et aux champs de température. Cela nous permettra d'explorer la nature du scalaire en convection thermique fortement turbulente.

Sous chargement lent, la rupture d’un solide peut être soit graduelle soit brutale. La comprendre et prédire reste un enjeu important. Et pourtant, actuellement, aucun modèle physique ne permet de prédire les tremblements de terre, ni de définir des facteurs de sécurité rigoureux pour la tenue à rupture des bâtiments et structures. Dans la fracture, l’énergie mécanique globalement stockée est dissipée localement en pointe de fissure. Cette concentration implique des échauffements importants non pris en compte dans l’approche standard. L’objectif est de les examiner, d’élucider leur origine, leur transport et couplage avec les champs mécaniques et les sources de dissipation (plasticité, rupture des liaisons). Nous proposerons un cadre théorique unifié et le confronterons à des expériences sur différents polymères, verres, élastomères. Ceci permettra de tester et étendre la théorie et son caractère prédictif. Les températures en pointe de fissure seront mesurées par plusieurs techniques, à différentes échelles spatiales et temporelles. Ces mesures seront comparées aux calculs théoriques. Les propriétés thermiques et les hétérogénéités mécaniques seront modulées pour en étudier l’impact sur la rupture et à terme proposer de nouvelles pistes vers des matériaux améliorés.

SUPERFAST vise à démontrer de nouveaux effets de transport de spin et de couplage dynamique ultrarapide dans des hétérostructures combinant des matériaux magnétiques et des supraconducteurs non conventionnels (S). Ce projet présente un intérêt dans le domaine émergent de la spintronique S. Son originalité tient à l’utilisation de S haut Tc d'onde d (d-S) encore inexplorés dans ce contexte. Leurs propriétés uniques (anisotropie, densités élevées de quasi-particules (QP), grand gap) devraient changer la physique en jeu et permettre des expériences inenvisageables avec les S conventionnels. L’accent sera mis sur: (1) Contrôler le rôle i) des QP polarisées en spin et ii) de la propagation d’états triplets de spin par pompage de spin; (2) Révéler les effets Hall de spin; (3) démontrer que ces effets Hall permettent de coupler la dynamique de l'aimantation et l'état supraconducteurs dans le régime ultrarapide, permettant l'émission THz. Le consortium: UMPhy, LSI, SPINTEC (exp.) et LOMA (th.) a été pensé sur la base de résultats préliminaires clés pour les études proposées.

L’auto-assemblage joue un rôle crucial dans la cellule vivante qui l’utilise pour former des machines complexes à partir de composants isolés. En temps normal, les pièces s’ajustent bien et forment des structures fonctionnelles telles que le ribosome ou la capside virale. Dans d'autres cas, des objets qui ne sont pas optimisés par l'évolution pour s'adapter parfaitement s'auto-assemblent, conduisant par exemple à la maladie d'Alzheimer. Alors que l'auto- assemblage fonctionnel a attiré une attention croissante en raison des progrès rapides de la nanofabrication, les principes physiques sous-tendant l'assemblage d'objets mal ajustés restent largement inconnus. Nous étudierons un de ces effets récemment révélé par nos travaux théoriques en combinant théorie, diffusion des rayons X et impression 3D haute résolution. Notre objectif est de révéler de nouveaux principes d'organisation de la matière, éventuellement aussi largement applicables que le concept de cristallisation.

Les écoulements visqueux sont omniprésents dans la nature et présentent des tourbillons et des structures cohérentes de différentes tailles. On pense souvent que les échelles inférieures à l'échelle dissipative ? ne sont pas pertinentes et n'ont même pas besoin d'être prises en compte par les simulations numériques. De récents progrès théoriques et expérimentaux suggèrent cependant que de nombreux phénomènes intéressants se produisent en dessous de ? et cela peut avoir un impact sur la validité des équations de Navier-Stokes (NSE) comme modèle pour la dynamique des fluides industriels, géophysiques ou astrophysiques. Le projet BANG explore la validité des NSE en tant que modèle de fluide en étudiant trois phénomènes (singularités, stochasticité spontanée, bruit thermique) se produisant en dessous de l'échelle de Kolmogorov en utilisant des outils multi-échelles et des techniques de visualisation avancées (vélocimétrie de suivi de particules 3D -PTV- ou vélocimétrie d'image de particules tomographique -PIV-) dans une expérience turbulente de grande taille.

Ce projet explorera la dynamique de spin et les processus ultra-rapides dans des isolants topologiques magnétiques. Ces matériaux très récents associent états topologiques et phases magnétiques, ce qui en fait des composés présentant des propriétés remarquables : existence d’états surfaciques quantiques ; phase ferromagnétique ; effet Hall quantique anormal ; états hélicoïdaux ou chiraux. Tout ceci laisse entrevoir de nombreuses potentialités (courant de spins, convertisseur spin-charge, source THz, bit quantique). Afin d’évaluer ces matériaux, ce consortium explorera leurs propriétés fondamentales, telles que la texture de spin des états de surface, la dynamique de spins, les mécanismes de relaxation, les effets non-linéaires et le transfert spin-charge. Pour réaliser l’étude la plus complète, ce projet pourra s’appuyer sur une association d’équipes extrêmement expérimentées et complémentaires, réunissant toutes les compétences nécessaires et à l’état de l’art. Tout d’abord, la synthèse des matériaux par épitaxie par jets moléculaires sera réalisée au sein du consortium (INSP), ainsi qu’en collaboration avec un partenaire étranger fortement impliqué dans ce domaine. Nous aurons accès à une large variété d’isolants topologiques magnétiques, ordonnés (type MnSb2Te4) ou désordonnés (type CrxBi2-xTe3). Plusieurs approches seront utilisées pour contrôler le dopage (irradiation, hydrogénation, gating) afin de manipuler le niveau de Fermi au voisinage du point de Dirac. Diverses technique expérimentales seront mises en oeuvre : photocourant sous excitation polarisée, effet Faraday photoinduit ps/fs, spectroscopie et émission THz. La spectroscopie permettra de suivre l’évolution des états quantiques et de comprendre la structure de bande et les propriétés de spins, en particulier des états topologiques. La spectroscopie ultrarapide donnera accès à la dynamique et au processus de relaxation des spins et porteurs, ainsi qu’à l’étude des mécanismes de conversion spin-charge.

L’étude de matériaux quantiques sous champ magnétique a permis l'observation de nouveaux phénomènes inattendus. En générant des champs plus intenses de nouveaux concepts émergent, générant des approches innovantes pour la physique à champ nul. Par exemple, l’effet Hall quantique, initialement découvert en champ magnétique intense, a mis à jour l’importance des aspects topologiques dans les solides. Aujourd’hui, plusieurs questions fondamentales de la physique des matériaux quantiques requièrent la production de champ magnétique hors d’atteinte avec les technologies d’aimant actuelles. Ce projet s’intéresse à deux de ces questions les plus pressantes. D’abord, quel est l’état fondamental d’un métal tridimensionnel (3D) dans la limite quantique. Cette question a été étudiée en détail les système bi-dimensionnels, à la suite de la découverte du régime d’effet Hall quantique. La question de que se passerait-il dans un régime similaire en 3D reste largement ouverte aujourd’hui. Ensuite, quel est l’état fondamental d’un liquide de spin en champ magnétique intense, c’est-à-dire lorsque l’énergie Zeeman est du même ordre de grandeur que l’énergie d’échange. La réponse à cette question permettrait de mieux comprendre ce nouvel état de la matière qu’est le liquide de spin. Pour ces deux familles de matériaux, le champ magnétique exacerbe les effets de corrélations électroniques, menant, ultimement, à des transitions métal – isolant (ou liquide – solide) non-conventionnelles. En champ intense, des états électroniques originaux sont prédits, tels qu’un condensat excitonique ou un cristal de lien de valence. La réponse à ces questions nécessite d’effectuer des mesures de transport et/ou thermodynamique dans des champs magnétiques dépassants 100 T, au-delà des possibilités actuelles. Ce projet a donc pour but de développer un nouvel aimant pouvant atteindre des champs magnétiques supérieurs à 100 T avec une instrumentation adaptée. Ces questions seront aussi abordées de manière théorique afin d'approfondir notre compréhension des nouveaux phénomènes quantiques qui seront mis en lumière.

Ce projet fédère des techniques de pointe en spectroscopie optique, chimie et simulation numérique dans l'idée de contrôler et visualiser la dynamique spatio-temporelle des états photo-générés d'une nouvelle classe de matériaux pi-conjugués à fort potentiel pour le photovoltaïque, les dispositifs émetteurs ou encore les dispositifs permettant l’implémentation de protocoles d’information quantique en matière condensée. Les fils polydiacetylènes (PDAs) sont au centre du projet. Du fait de propriétés de polymérisation à caractère topotactique, ils possèdent des propriétés ‘naturellement’ remarquables : extension à grande échelle (centaines de nm au micron) d’un système conjugué 1D (chaîne) exempt de défauts structuraux, existence de conformères aux structures électroniques modèles et grande délocalisation excitonique (associée par exemple à une cohérence spatiale quasi-macroscopique à basse température). Dans le projet ces systèmes connaîtront une évolution majeure associant fonctionnalisation par implantation de centres radicalaires stables et organisation dans des structures tubulaires permettant de contrôler et moduler l’interaction d’échange entre les spins des radicaux et les excitons portés par les chaînes. Ainsi nous explorerons en profondeur les perspectives nouvelles qui sont ouvertes en spintronique et magnéto-optronique organiques par les modifications apportées. Les thèmes prioritaires consistent en : (i) la manipulation ‘toute-optique’, la séparation (via le mécanisme de fission ou l’application de forces magnétiques) et la stabilisation de paires d’excitons triplets intriqués en spin ; (ii) l’exploration des effets magnéto-optiques résultant des excitations collectives de spins au sein des édifices radicalaires (engendrés par la chaîne PDA porteuse) ; (iii) la définition de critères d’organisation et géométriques (distance de séparation radical-chaîne, orientation du radical) conduisant à l’intensification des phénomènes. Le projet sera conduit selon deux axes : d’un côté une investigation expérimentale basée sur des techniques au sommet de l’état de l’art sera conduite - micro-photoluminescence et absorption photo-induite en configuration de microscopie seront ici privilégiées – et permettra de résoudre la dynamique spatio-temporelle des excitons avec des résolutions ultimes (~10 fs / ~10 nm), éventuellement à l’échelle du fil PDA individuel. Ces travaux seront soutenus par des modélisations avancées de l’interaction radicaux-PDAs et des propriétés qui en résultent avec des prédictions associées à la structure des états, à leur dynamique (transfert, décohérence de spin, effets de forces magnétiques locales). Les deux approches réunies donneront accès aux ‘mécanismes de couplage’ entre photons, spins, vibrations et potentiellement magnétisme, avec à la clé, leur manipulation pour les applications en énergétique ou en information quantique.

Détecter une variation temporelle des constantes fondamentales remettrait en question le modèle standard. Les spectres d'absorption moléculaires sont considérés comme d'excellentes sondes pour révéler de telles variations. On attend de certaines fréquences de transition qu'elles soient déplacées en fréquence vers le haut ou le bas lorsque des niveaux d'énergie sont très proches les uns des autres. Ces prédictions s'appuient sur des données spectroscopiques encore trop imprécises. C'est pourquoi le projet METEORIT vise à acquérir et analyser les spectres de molécules candidates avec une exactitude et une précision inédite. Pour cela un spectromètre THz innovant couvrant continument la gamme 0 à 5 THz sera construit et intensivement exploité. Nous poserons ainsi des bases solides pour la recherche d'une nouvelle physique à l'aide de la spectrométrie moléculaire.

Les états de bord topologiques, tels que les excitations de spin fractionnaire S=1/2 dans la chaîne de Haldane et les états de Majorana dans la chaîne de Shiba, sont protégés contre la décohérence et constituent une plate-forme possible pour le traitement de l'information quantique. La chaîne de spins de Haldane, exemple archétypal du magnétisme quantique, est constituée de spins S=1 couplés anti-ferromagnétiquement et héberge à ses extrémités des excitations de bord fractionnaires S=1/2. Cette chaîne de spin constitue une ressource intriquée prometteuse pour le calcul quantique basé sur la mesure (MBQC), pour la création de mémoires quantiques robustes et des fils quantiques parfaits. La chaîne de Shiba est constituée de spins couplés à un supraconducteur et héberge à ses extrémités des états liés de Majorana à énergie nulle. Des travaux théoriques suggèrent que le couplage des modes de Majorana avec des systèmes à deux niveaux tels que des spins simples pourrait fournir un moyen de lecture et de manipulatin des modes de Majorana. Récemment, les chaînes de spin Shiba/Majorana et Haldane ont été fabriquées grâce à l'auto-organisation d'adatomes et de molécules magnétiques en chaînes sur divers substrats sous ultra-vide (UHV). Ces chaînes de spin ont été caractérisées par microscopie et spectroscopie à effet tunnel standard (STM/STS), mais leur dynamique de spin quantique n'a pas encore été étudiée. Les progrès récents de la résonance de spin électronique-STM (ESR-STM) rendent désormais possible l'étude de la résonance de spin sur des atomes uniques. De plus, l'ESR-STM pulsé a été développé pour manipuler les états de spin quantique à travers des séquences micro-ondes, comme cela est bien connu dans les expériences standards de RMN/ESR. Le principe de l'ESR-STM consiste à mesurer le courant tunnel polarisé en spin en fonction de la fréquence d'un signal micro-onde (DC- 40 GHz), ce qui permet d'identifier la fréquence de Larmor d'un centre paramagnétique situé sous la pointe. Dans ce projet, nous auto-assemblerons des chaînes de spin moléculaires sur isolant (MgO) et supraconducteurs (Pb,Ta-Ox,Re) pour obtenir des chaînes de Haldane et Shiba/Majorana. Les chaînes de spin moléculaires seront obtenues soit à partir de complexes de métaux de transition, soit à partir de molécules aromatiques polycycliques. En utilisant l'ESR-STM à onde continue (CW) avec résolution atomique, nous obtiendrons des cartes spatiales du spectre de fréquence d'excitation magnétique le long de la chaîne. Avec l'ESR-STM pulsé, nous allons extraire des paramètres physiques cruciaux pour ces chaînes de spin en acquérant des cartes spatiales de la relaxation spin-réseau (T1) et de la cohérence de phase (T2). Ces mesures permettront de tester non seulement l'existence des excitations topologiques mais également de tester l'amélioration du temps de cohérence quantique apportée par la protection topologique.

L’électrodynamique quantique (QED) prédit que le vide doit être un milieu optique non linéaire : la vitesse de la lumière dans le vide devrait diminuer lorsque le vide est soumis à des champs électromagnétiques intenses. Cet effet optique n’a encore jamais été observé. L’expérience DeLLight (Deflection of Light by Light) cherche à mesurer cet effet en utilisant des impulsions laser femtosecondes intenses délivrées par la plateforme LASERIX (E =2.5J, 30fs, 10Hz) du laboratoire IJCLab (Université Paris-Saclay). La méthode innovante de DeLLight est de mesurer par interférométrie la réfraction d’une impulsion laser (sonde) de basse énergie, induite par le gradient d’indice du vide produit par une impulsion externe (pompe) de haute intensité. La réfraction de l'impulsion sonde est détectée grâce à un interféromètre de Sagnac, en mesurant en sortie sombre de l'interféromètre le décalage transverse du profil d'intensité grâce à une caméra CCD. Une expérience pilote, financée par un précédent contrat ANR jusqu’en Avril 2022, a permis de démontrer la faisabilité du projet et de caractériser les paramètres critiques limitant actuellement la sensibilité de l’expérience. Ces paramètres limitants sont : le bruit de phase induit par les défauts de surface des optiques de l’interféromètre, les fluctuations de pointé du faisceau sonde incident, et la largeur des impulsions sondes au foyer de la focalisation dans la zone d’interaction. Nous demandons le financement du projet Advanced-DeLLight qui permettra une amélioration des performances de l’expérience DeLLight actuelle, afin d’atteindre les spécifications nécessaires pour une détection du signal recherché. Le projet Advanced-DeLLight est organisé selon les cinq axes de travail suivants : Axe 1 : Amélioration des performances de l’interféromètre de Sagnac en réduisant le bruit de phase actuel grâce au développement de nouvelles optiques de large diamètre respectant les spécifications de qualité de surface requises. Axe 2 : Développement d’un système de stabilisation opto-mécanique du profile du faisceau sonde et de l’alignement de l’interféromètre afin de maintenir stable le bruit de phase résiduel sur de longues périodes de mesure. Axe 3 : Focalisation et interaction des impulsions pompe et sonde. Réduction de la largeur du faisceau au foyer dans la zone d'interaction (grâce à un faisceau sonde incident élargi). Suivi continu de la superposition spatiale et de la coïncidence temporelle des impulsions pompe et sonde. Axe 4 : Mesures interférométriques dans le vide avec des impulsions pompe intenses sur de longues périodes de prise de données. Axe 5 : Développement d’outils pour l’analyse de données, permettant une extraction du signal moins sensible au bruit de phase de l’interféromètre. L’objectif du projet Advanced-DeLLight est d’atteindre la sensibilité requise permettant de mesurer le signal QED, à 5 sigmas de niveau de confiance après un mois de données collectées. L’expérience DeLLight est actuellement la seule expérience cherchant à mesurer la non-linéarité optique du vide avec des impulsions laser intenses. Le projet Advanced-DeLLight a un réel potentiel de découverte. Une mesure positive serait un résultat majeur. En effet cela montrerait que la vitesse de la lumière dans le vide peut être réduite, au sens classique du terme à l'échelle macroscopique, lorsqu'on applique des champs intenses sur ce vide, de nature quantique. Ajoutons enfin que l’interféromètre Advanced-DeLLight pourra bénéficier des futurs lasers ultra-intenses de haut taux de répétition de tirs, tel que le laser HALPS actuellement en cours de mise en service au centre ELI Beamline (Tchéquie) qui permettra d’augmenter d’un facteur 10 au moins l’amplitude du signal recherché.

MALICE prévoit l'implémentation d'une cible solide rétractable interceptant le halo des faisceaux du LHC grâce à un cristal courbé, au sein de l'expérience ALICE du LHC, afin de conduire un vaste programme de physique adressant des questions fondamentales ouvertes en Chromodynamique Quantique. Les objectifs principaux de physique sont doubles: l'exploration de la frontière à grande impulsion x dans le nucléon et le noyau, et plus particulièrement son contenu en quarks lourds et gluons, ainsi que les implications pour l'astrophysique; et l'étude du milieu chaud créé dans les collisions d'ions lourds ultra-relativistes à basse énergie (72 GeV) avec de nouvelles observables dans le secteur des quarkonia et quarks lourds, ainsi qu'avec des hadrons identifiés, détectés jusqu'à la région en rapidité de la cible. Différents défis techniques doivent être surmontés: la faisabilité de l'extraction du faisceau de Pb avec le cristal courbé; des contraintes d'intégration dues à la place limitée dans ALICE; l'impact de l'équipement de la cible sur les performances de détection des photons dans le futur détecteur FOCAL; l'évaluation des performances de trajectographie de la TPC d'ALICE, l'absence d'impact sur le vide et l'impédance du LHC par le système de cible. Durant les 4 ans du projet, MALICE est sous-divisé en 5 WP: le WP1 étudie les projections de physique et les performances des sous-détecteurs de ALICE en mode cible fixe; le WP2 étudie la faisabilité de l'extraction du faisceau de Pb avec un cristal courbé; le WP3 est dédié à l'étude du vide et de l'impédance du système cible; le WP4 étudie l'intégration de la cible, son impact sur FOCAL et la construction du système de cible en taille réelle; le WP5 est dédié à la gestion du projet et la communication. Le budget ANR servira à embaucher un CDD ingénieur de 2 ans pour les études de vide, un CDD assistant ingénieur de 1 an pour les études d'intégration et un postdoc de 2 ans pour les études de performances de physique.

Le projet HZ-3D-MAP vise à aborder les questions fondamentales de la cosmologie à travers de nouvelles observables, rendues accessibles grâce à l'imagerie moderne et aux grands relevés spectroscopiques. Ce projet apportera un éclairage nouveau sur les questions clés suivantes. Quelle est l'origine de l'expansion primordiale de l'Univers appelée inflation ? Quelles sont les propriétés de la toile cosmique au fil du temps ? Quelle est la distribution du gaz dans le milieu intergalactique et autour des galaxies ? Notre projet est conçu pour cartographier un grand volume de l'Univers avec une densité suffisante de galaxies de type Lyman-break (LBG), pour un décalage vers le rouge, (redshift) de 2.1 <z <3.5. Cet échantillon sera utilisé pour travailler sur trois projets principaux : 1) Nous mesurerons les fluctuations de densité à très grande échelle, nécessaires pour explorer l'inflation primordiale à travers la recherche de non-gaussianités. Nous étudierons le clustering des LBG dans le spectre de puissance angulaire. 2) Nous cartographierons l'univers lointain en utilisant l'absorption de l’hydrogène dans la forêt Ly-alpha détectée dans le spectre des LBG jusqu'à des échelles de 2Mpc. Cette tomographie à 3D fournira aussi des catalogues de vides et de proto-amas. 3) L'étude des paires proches constituées par une galaxie LBG et la forêt Ly-alpha d’un quasar permettra d’étudier la relation entre le gaz et les galaxies, un ingrédient clé pour notre compréhension de la formation des galaxies et pour étudier le milieu dit circum-galactique (CGM). Nous sélectionnerons les LBG à l'aide des catalogues photométriques du CFHT, le Large Area U-band Deep Survey (CLAUDS), le Deep Euclid U band Survey (DEUS) et le Canada-France Imaging Survey (CFIS). CLAUDS est déjà terminé et le CFIS est réalisé à plus de 70%. Le relevé spectroscopique DESI, mené auprès du télescope Mayall de 4 mètres à Kitt Peak, fournira à la fois les redshifts des LBG, et leur forêt Ly-alpha. DESI peut observer simultanément 5000 objets sur 8 degrés carrés, de l'UV au NIR, avec une résolution spectrale moyenne, R~4000. Il est parfaitement adapté aux objectifs de cette proposition. Le relevé principal de DESI a commencé en mai 2021 pour une durée de 5 ans. Au cours de la première année de HZ-3D-MAP, le catalogue profond CLAUDS nous permettra de finaliser la sélection des LBG et, combiné avec DESI, de mesurer les premières cartes 3D. Ensuite, CFIS, qui fournit une surface plus étendue, chevauchant la couverture du ciel de DESI, sera utilisé pour toute la surface de HZ-3D-MAP. Nous prévoyons trois relevés complémentaires : 1) Un large relevé photométrique de 9,000 deg. carré pour la mesure du clustering des LBG avec la fonction de corrélation angulaire. Nous visons une densité de cibles de 500 LBG par deg. carré pour r<23.8Les cibles LBGs sont sélectionnées avec le catalogue photométrique CFIS. 2) Un relevé spectroscopique profond de 100 degrés carrés pour la tomographie de l'IGM en utilisant la forêt Ly-alpha des LBG. Nous observerons un échantillon dense de 500 LBG par deg. carré pour r<23.8. Pour obtenir un rapport signal/bruit de l'ordre de 2 par pixel de 1Mpc, nous utiliserons un temps d'exposition pour DESI d'environ 5 heures. 3) Un relevé spectroscopique clairsemé, sur la couverture du ciel de DESI chevauchant l'empreinte CFIS. Pour les études CGM, nous attendons ~5 paires de (LBG-quasar) avec une petite séparation angulaire (<20-30''). Nous allons structurer cette demande autour de trois activités complémentaires, chacune animée par un thème scientifique (le clustering à très grande échelle, la tomographie 3D et l'interaction entre galaxies et gaz). Le financement de l'ANR apportera principalement au projet les ressources nécessaires pour recruter trois post-doctorants, pour financer les missions aux US et organiser une conférence sur la cartographie de l'Univers lointain.

Le domaine des neutrinos est peu compris dans le Modèle Standard de la Physique des Particules. Le mécanisme par lequel ils acquièrent leur masse est actuellement inconnu. Le modèle propose trois saveurs de neutrinos avec trois états propres de masse différents introduisant un mélange entre eux. Alors que la différence des masses des états propres est bien contrainte par les expériences d'oscillation de neutrinos (solaire, atmosphérique, réacteur et accélérateur), la cosmologie offre un moyen unique de tester le modèle standard de la physique des particules en mesurant l'échelle de masse absolue des neutrinos. A l'heure de la cosmologie de précision, alors que les contraintes actuelles commencent à atteindre les limites théoriques de la hiérarchie des neutrinos, l'objectif de cette proposition est de fournir une estimation robuste des masses des neutrinos en tenant compte de tous les effets physiques et statistiques pertinents qui peuvent avoir un impact sur les contraintes cosmologiques. Pour obtenir ces contraintes robustes sur les propriétés des neutrinos à partir des observations du CMB, BATMAN aborde trois objectifs ambitieux avec un plan de travail basé sur trois piliers : un modèle cohérent d'anisotropie secondaire, une description robuste de l'histoire de la réionisation, une vraisemblance complète du CMB pour les neutrinos massifs. L'utilisation cohérente des données CMB, des modèles physiques des contributions secondaires et des sondes extragalactiques, ainsi que la propagation des erreurs systématiques théoriques et astrophysiques, permettra une estimation robuste de la masse des neutrinos ainsi qu'une potentielle détermination de la hiérarchie des neutrinos.

Nous proposons de réduire significativement les incertitudes des prédictions du modèle standard (MS) de deux observables qui cachent peut-être déjà une physique nouvelle. La première est le moment magnétique anomal du muon, a_mu, dont la mesure par Fermilab au printemps dernier montre un écart suggestif de 4,2 sigma avec la prédiction de référence du MS. Les incertitudes expérimentales et théoriques étant actuellement de même taille et Fermilab prévoyant de réduire son erreur de mesure d'un facteur 4 au cours des 4 prochaines années, une réduction de l'erreur théorique devient nécessaire pour tirer pleinement parti des mesures à venir. La seconde observable prometteuse est la constante de structure fine à l'échelle électrofaible (EW), alpha(M_Z), utilisée pour tester le MS via des observables EW de précision. Les collisionneurs e+e- futurs nécessitent que l'incertitude sur alpha(M_Z) soit réduite d'un facteur supérieur à 3 pour que ces tests restent compétitifs. Pour atteindre ces objectifs nous proposons, pour la première fois, une collaboration rapprochée d’experts dans les deux approches complémentaires au calcul de la contribution la plus incertaine du MS à a_mu et à alpha(M_Z): celle de la polarisation hadronique du vide. La première de ces approches combine des relations de dispersion avec des mesures précises de la section efficace e+e--> hadrons en fonction de l’énergie dans le centre de masse. La seconde fait appel à des simulations ab-initio en chromodynamique quantique sur réseau. Plus précisément, nous proposons de développer de nouveaux outils théoriques pour comparer en détail ces deux approches très différentes en vue de les combiner pour atteindre la précision nécessaire. De plus, nous proposons d'améliorer les deux déterminations individuellement, en développant des stratégies originales pour inclure significativement plus de données e+e- dans l’approche dispersive, ainsi que pour réduire les incertitudes dominantes dans l'approche ab-initio.

Les récentes découvertes de nouveaux messagers astrophysiques et d'émissions multi-messagers (impliquant des fusions d'étoiles à neutrons, des neutrinos de haute énergie, des sursauts radio, etc.) offrent de nouvelles sondes des phénomènes les plus violents dans l'Univers. Nous visons, avec le projet MOTS, à améliorer de manière significative les capacités des instruments existants et futurs à fournir des détections multi-messagers de ces phénomènes. Le projet y parviendra en introduisant un nouveau cadre pour programmer les observations multi-messagers avec de nombreux observatoires différents et en développant une nouvelle plateforme pour résumer les données obtenues afin de permettre des exchanges au sein de la communauté mondiale et d'orienter des observations ultérieures. Ces nouveaux outils permettront au membres du projet de jouer un rôle de premier plan dans le domaine des observations multi-messagers d'événements astrophysiques transitoires au cours de la prochaine décennie.

Notre étoile est à la source de spectaculaires tempêtes spatiales. En particulier, les éjections coronales de masse sont des structures magnétiques géantes qui s'étendent et se propagent dans l'héliosphère. Elles peuvent impacter l'environnement spatial des planètes du système solaire, et perturber fortement notre magnétosphère. Afin de les comprendre, il nous faut aujourd'hui faire le lien entre la surface solaire, la couronne solaire, et l'héliosphère. C'est le but du projet STORMGENESIS. Nous allons caractériser le déclenchement, la propagation, et la connectivité des tempêtes solaires à l'aide de simulations numériques originales et ambitieuses combinées aux observations multi-sondes les plus récentes. Le projet STORMGENESIS permettra ainsi de comprendre le fonctionnement des évènements éruptifs solaires les plus importants dans le contexte du nouvel age d'or pour les observations héliosphériques grâces à Parker Solar Probe et Solar Orbiter.

Les possibilités de détecter des ondes gravitationnelles émises par des binaires d'objets compacts et d' "observer" l'image des trous noirs galactiques sont en train de révolutionner la physique de l'espace-temps. Elles donnent un accès direct à des régions où la gravité est extrêmement forte et elles permettent d'étudier des phénomènes qui nous échappaient jusqu'alors. Elles ouvrent aussi la perspective de tester la relativité générale dans un régime encore inexploré et de mettre en évidence, pour la première fois, ses limites. Ce projet a précisément pour but d'étudier la gravitation en champ fort (aux abords des trous noirs et des étoiles à neutron) afin de la tester dans ce domaine. On peut s'attendre à des déviations. Pour cela, il est toujours fort intéressant de considérer des modifications à la relativité générale afin de prévoir des déviations observables dans la métrique, les modes quasi-normaux ou l'émission d'ondes gravitationnelles par les binaires. Nous commencerons par considérer la classe de théories tenseur-scalaire (physiquement pertinente) la plus vaste à ce jour pour développer, tester et améliorer nos méthodes à la fois analytiques et numériques. L'idée sera ensuite de s'appuyer sur ces modèles pour étendre ces méthodes de sorte à ce qu'elles s'appliquent à tout type de théories modifiées de la gravitation afin de paramétrer de façon complète l'espace des déviations possiblement observables de la RG. Nous nous rapprocherons alors des équipes expérimentales pour confronter les prédictions de ces calculs théoriques aux observations. Il serait exceptionnel d'observer des déviations de la RG, déviations qui pourraient nous guider vers une nouvelle physique. Il serait également extrêmement important de contraindre ou d'éliminer des modifications de la RG.

Le grand collisionneur à hadrons (LHC) situé au CERN a inauguré une nouvelle ère dans l'exploration des lois fondamentales de la nature. Il définit pour les années à venir la frontière à haute énergie des collisionneurs à l'échelle mondiale, et la recherche de physique au-delà du Modèle standard (MS) sera au cœur de son programme. Les théories effectives (EFT) constituent un cadre unifié et indépendant des modèles de cette nouvelle physique, à même de prendre en compte les mesures provenant de tout le spectre de la physique au LHC et au-delà. Ce projet vise à développer les mesures EFT au sein de l'expérience ATLAS et plus généralement de la communauté des physiciens des particules, visant l'ensemble des mesures pertinentes dans les données du Run 3 du LHC. Celles-ci incluront en particulier des mesures ATLAS dans des canaux comportant des bosons de Higgs, des quarks top, des bosons W et Z ainsi que le processus Drell-Yan. D'autres mesures ATLAS ainsi que des mesures issues d'autres expériences seront également incluses afin de produire les contraintes les plus fortes possibles sur les paramètres EFT. Des combinaisons effectuées au-delà du cadre d'ATLAS nécessitent des échanges d'information efficaces au sein de la communauté de la physique des particules, en particulier concernant les modèles statistiques. Le développement de méthodes, de standards et d'outils adaptés en ce sens, respectant les principes FAIR, sera un élément-clé du projet. Le consortium inclut des équipes des laboratoires LAPP (Annecy), IJCLab (Orsay), LPC (Clermont-Ferrand) et LPSC (Grenoble) de l'IN2P3, ainsi que des partenaires étrangers des universités de Valence (Espagne), Heidelberg (Allemagne) et de New York (États-Unis) et du CERN (Suisse). Ses membres apportent une expertise forte dans le domaine des mesures ATLAS sensibles aux EFT, de la réinterprétation des résultats de physique du LHC, de la théorie des EFT et des ajustements globaux dans ce cadre.

Le déploiement des résistances génétiques des plantes aux pathogènes est indispensable pour limiter l’utilisation de pesticides en agriculture. Le déploiement de telles variétés seules sur des surfaces importantes conduit à l’adaptation des populations des pathogènes, les rendant ineffectives. Mobiliser la diversité intraspécifique en combinant différentes variétés permettrait de contraindre cette adaptation via l’existence d’interactions hôte-pathogènes antagonistes. En se basant sur ce concept, le projet COMBINE vise à définir de nouvelles stratégies de déploiement de combinaisons de résistances permettant de trouver le meilleur compromis entre efficacité, durabilité et rentabilité. Nous proposons une approche globale multidisciplinaire agrégeant des études en biologie (épidémiologie et biologie évolutive), modélisation et socio-économie. Plusieurs pathosystèmes ayant des biologies variées, causant des maladies sur des différentes plantes (blé, vigne, banane, piment, riz), seront étudiés via trois tâches complémentaires. Dans la première tâche, nous étudierons l’impact sur la dynamique et l’évolution des populations pathogènes de la combinaison de résistances dans des mélanges variétaux, à partir de dispositifs expérimentaux ou de situations réelles existantes, afin de comprendre si les interactions antagonistes sont bien en jeu et leur impact sur l'évolution des populations. Dans une deuxième tâche, nous analyserons les contraintes et leviers socio-économiques jouant sur les stratégies de diversification des agriculteurs. Dans la deuxième tâche, un outil générique de modélisation se basant les l’existence d’interactions antagonistes sera amélioré et paramétré pour une diversité d’agents pathogènes, afin de simuler différentes stratégies et d'en tirer les stratégies optimales de déploiement des résistances variétales à différentes échelles spatiales qui résolvent le compromis durabilité / efficacité / acceptabilité et rentabilité. Le consortium, actif depuis un an, regroupe des équipes à la pointe des disciplines concernées. COMBINE apportera des informations et des outils génériques pour une utilisation durable des résistances génétiques dans une agriculture sans pesticides.

Ce projet explorera comment les systèmes de réalité augmentée (RA) peuvent réduire la distance spatiale et temporelle entre les choix des gens et leurs conséquences environnementales, afin de révéler l'impact des habitudes individuelles et des politiques mondiales. Plus concrètement, nous concevrons des visualisations interactives qui intègrent des conséquences environnementales concrètes (par exemple, l'accumulation de déchets, une mine de terres rares) directement dans l'environnement de l'utilisateur. Cette recherche interdisciplinaire sera informée et validée par des expériences d'économie comportementale incitatives et contrôlées, basées sur des modèles de la théorie des jeux, et guidées par des scénarios environnementaux réels.

Le toucher social est central dans les interactions interpersonnelles de la vie quotidienne. Il manque cependant cruellement dans les interactions avec les agents virtuels. Aucune technologie actuelle n’est capable de générer de manière satisfaisante l’impression d'être touché par un agent virtuel au cours d’une interaction sociale en réalité virtuelle (RV). Notre objectif consiste à relever ce défi en palliant, autant que faire se peut, au besoin de stimulation tactile. Nous chercherons à déterminer les conditions minimales permettant l’émergence de l’impression d’être touché, en étudiant l’impact de l'intégration multisensorielle, de l’agentivité et du contexte social. Nous optimiserons l’effet des paramètres gestuels et contextuels sur la perception du toucher social. Nous utiliserons des stratégies intermodales pour induire l’illusion du toucher en RV, grâce à la suppléance d’autres modalités sensorielles, telles que l’audio. Nous manipulerons également le comportement multimodal de l'agent virtuel (expressions faciales, regard, geste) pour maximiser l'impression du toucher et les réactions affectives associées.

Le développement récent des technologies Web et Internet des objets (IoT) - en démocratisant l’accès et la manipulation des technologies tant aux niveaux logiciels que matériels - a ouvert de nouvelles perspectives aux chercheurs et aux artistes s'appuyant sur des environnements multimédias distribués et s’intéressant aux interactions collaboratives. Cependant, la complexité inhérente à de tels systèmes distribués, en particulier quant aux nécessités d’interactions temps-réel, synchronisées et multimodales propres à la musique et aux arts vivants, pose de nouvelles questions sur la conception d'interactions permettant à ces praticiens d'utiliser et surtout, de s'approprier de manière créative ces technologies. Dans ce contexte, les objectifs du projet Distributed Musical Things for Collective Interactions (DOTS) sont doubles : 1) Comprendre comment notre système expérimental pourrait mieux soutenir le travail créatif, collaboratif et multidisciplinaire dans des situations réelles, en re-questionnant l'impact des technologies dans de telles tâches. En particulier, notre objectif est de développer un cadre méthodologique destiné à faciliter le processus d'apprentissage des utilisateurs et à soutenir leur appropriation des aspects tant technologiques que de conception. 2) Développer une nouvelle version de notre plateforme pour créer un écosystème cohérent d'outils modulaires, portables, interopérables et à bas coût (ciblant à la fois les plateformes mobiles et embarquées) dédié aux applications créatives et musicales, y compris pédagogiques. En particulier – en tenant compte des spécificités liées aux interactions multimodales continues et synchronisées dans les systèmes distribués – notre objectif est de développer de nouveaux outils et de nouvelles interfaces qui permettent de soutenir le travail créatif (e.g. feedback immédiat, boucles rapides d'essais et d'erreurs) d’utilisateurs ayant différents parcours, compétences et objectifs. Partant de l'hypothèse que les pratiques artistiques expertes nous fournissent un cadre exemplaire et stimulant pour aborder ces questions de recherche et proposer des technologies innovantes, nous mènerons ce projet selon une méthodologie de recherche-action et en nous appuyant sur le cadre conceptuel du méta-design. Plus précisément - dans une perspective interdisciplinaire centrée sur la pratique mêlant Interaction Homme-Machine, Ubiquitous Computing, Sound and Music Computing, Design et Arts - nous mettrons en œuvre une méthodologie itérative et incrémentale alternant phases de développement et travaux de terrain menés lors de résidences artistiques et d’ateliers menés dans des écoles d'art et des universités. Ainsi, nous allons à la fois 1) développer de nouveaux outils (logiciels et matériels) favorisant l'appropriation et le travail créatif au sein des systèmes distribués musicaux, et 2) produire des études de cas documentées nous permettant de mieux comprendre comment les praticiens experts en arts et en musique interagissent avec les outils technologiques et se les approprient de manière créative. Nous pensons également que les technologies et les méthodologies développées au cours du projet favoriseront la mise en place de nouveaux cadres expérimentaux permettant de soutenir des recherches dans d'autres domaines tels que la pédagogie ou le bien-être et le soin.

L’objectif de ce projet est de concevoir et réaliser un prototype de simulateur haptique pour l’apprentissage d’un geste commun réalisé par les kinésithérapeutes sur le membre inférieur : l’évaluation de la spasticité qui correspond à la résistance involontaire à un mouvement imposé. L'objectif est de proposer un simulateur haptique complet reproduisant les différents degrés de résistance du membre inférieur et permettant l'évaluation des apprenants. En effet, la formation initiale actuelle des jeunes kinésithérapeutes se fait par compagnonnage et dépend de l'expérience de l'instructeur et l'évaluation de la formation reste subjective. Afin de définir plus précisément les besoins, une partie de l'étude portera sur l’analyse de la pratique professionnelle. Celle-ci sera étudiée non seulement qualitativement par une analyse ergonomique et didactique mais aussi quantitativement en proposant une objectivation du geste expert et de ses caractéristiques biomécaniques. Enfin le prototype réalisé permettra de récolter des données experts et apprenants dans le but de proposer des scénarii pédagogiques. Le prototype sera conçu en partenariat étroit avec les cliniciens. La conception mécatronique du simulateur sera globale et intégrera une structure physique du simulateur ainsi que des actionneurs et capteurs permettant l'enregistrement des gestes en vue de leur évaluation. Des actionneurs innovants seront utilisés afin de proposer différents types de rendu haptique et couvrir ainsi un maximum de pathologie afin de proposer une formation la plus complète possible. La validation du simulateur se fera tout au long du développement du simulateur et permettra de réaliser des campagnes de mesure préliminaires pour montrer l'intérêt d'un simulateur d'apprentissage pour les jeunes cliniciens. Cette étude permettra de développer des simulateurs pour d'autres parties du corps. D'une manière plus générale, la méthodologie du projet pourra être utilisée pour d'autres simulateurs.

Le bruit d’origine anthropique n’est, à ce jour, toujours pas considéré comme un contaminant clé impactant la santé humaine. Pourtant, les prédictions concernant les individus qui seront affectés par des pathologies auditives en 2050 a triplé en 3 ans, passant de 700 millions à 2,5 milliards. Cet écart de prédiction illustre parfaitement la problématique de ce facteur invisible, bien que perceptible. Si la perte d'audition, les acouphènes et la fatigue auditive sont des phénotypes identifiés, d'autres comme l'hyperacousie (associée au déficit d'attention) ou la perte auditive précoce globale de certaines populations sont sous-estimés et pourraient avoir un impact médical et social bien plus important qu’estimé. Il devient urgent que les institutions publiques, tant nationales que locales, reconnaissent que le bruit anthropique est une source essentielle de perturbation pour les individus. Le projet Earscape explore, pour la première fois, si la sensibilité auditive des individus normo-entendants est façonnée par des facteurs environnementaux acoustiques, et plus spécifiquement par la composante anthropophonique. Par une approche innovante combinant éco-acoustique, physiologie de l'audition, l'anthropologie, génomique des populations et intelligence artificielle, nous démêlerons les interactions complexes entre l'ensmble des facteurs impliqués. Nous échantillonnerons 9 populations humaines provenant de 3 zones géo-culturelles et d'origines génétiques différentes : Equateur-Amazonie/Quechua, Gabon/Fang et France/française. Pour ces 3 zones, nous développerons un plan d'échantillonnage similaire en sélectionnant 3 paysages sonores (bas-rural, moyen-rural, et haut-urbain) reflétant leur anthropisation variable (i.e. estimation sur la densité de population et l'occupation des sols). Ce schéma d'échantillonnage permettra de comparer les différents paysages sonores au sein de chaque GCA, mais aussi de tester une convergence potentielle entre urbain et ruraux. Le paysage sonore de chaque population sera caractérisé par un enregistrement éco-acoustique sur une période de un an; pour la première fois dans cette discipline, une mesure précise de la composante anthropophonique sera développée. Nous échantillonnerons 270 individus pour les populations sélectionnées, collecterons leur ADN et leurs profils HS; un ratio égal d'hommes et de femmes sera respecté, une condition indispensable pour ce projet (4). Nous séquencerons 270 génomes à 30x et analyserons 35 gènes candidats impliqués dans les pertes auditives (HLG): nous explorerons pour la première fois des variants génétiques des séquences codantes, mais aussi des régions régulatrices non codantes et les variants structuraux associés aux HLG; ces derniers marqueurs génétiques hautement polymorphes étant susceptibles de conserver la signature potentielle d'une adaptation locale en cours. Toutes ces données seront combinées à l'aide de procédures faisant appel à l’intelligence artificielle (machine learning) afin de révéler l'impact relatif des différents facteurs modèlant la sensibilité auditive. Les résultats pourraient conduire à de nouveaux paradigmes sur la façon dont, et par quels mécanismes, les caractéristiques profondes de notre environnement pourraient modeler nos capacités sensorielles. Ces résultats ouvriront la discussion sur l'adaptation continue de notre sensibilité auditive à un environnement acoustique qui change rapidement, et sur le caractère potentiellement maladaptif de la sensibilité auditive qui se modèle en ce moment. Le projet Earscape fournira: des informations clés sur les paysages sonores dans lesquels populations rurales et urbaines sont immergées, sur les profils de perte auditive globale et d’hyperacousie associé à chaque environnement, sur les nouveaux marqueurs génétiques à prendre en compte dans le dépistage génétique de la perte auditive, et sur les facteurs qui affectent la sensibilité auditive, ordonné par leur influence relative. Par une communication

Adolescentes et femmes ont besoin de protections menstruelles efficaces et sûres. Les coupes menstruelles existent depuis 1937, mais n’ont gagné l’intérêt du grand public que récemment. À notre connaissance, il manque encore un portrait complet du microbiote vaginal et du paysage immunologique induits par l'utilisation de différentes protections menstruelles, en particulier les coupes en silicone. La demande d’alternatives “écologiques” aux protections menstruelle jetables prenant de l’ampleur, il est urgent d'améliorer notre compréhension de l'effet de ces produits sur la santé des femmes. Nous établiront deux cohortes afin de caractériser l'impact de l'utilisation des coupes menstruelles en silicone sur l'environnement vaginal, en comparaison à l’utilisation d’autres types de protections tels que les tampons ou les serviettes hygiéniques. La première cohorte large sera transversale et reposera essentiellement sur un questionnaire. La seconde cohorte sera plus réduite (150 femmes) et impliquera une consultation gynécologique avec prélèvement d'échantillons. Au niveau microbiologiques, les analyses reposeront sur les technologie de séquençage haut-débit. Elles seront complétées par des analyses de cytométrie de masse (GC-MS) sur des composants clés, notamment les phtalates. Au niveau immunitaire, la technologie de cytométrie de masse (CyTOF) fournira une description unique de la réponse cellulaire cellulaire locale. Elle sera complétée par des analyses des cytokines. Ces données biologiques et chimiques seront analysées à l’aune des méta-données, au niveau comportemental et au niveau sanitaire (infections urinaires et infections sexuellement transmissibles notamment). En plus de cette approche intégrative en santé, ce projet mettra en jeu des modèles mathématique et statistique afin d’exploiter au mieux les données obtenues. Les résultats fourniront des informations de premier plan au niveau scientifique et pour l’élaboration des recommandations de santé publique.

La dissémination et les épidémies de bactéries Gram-négatives multi-résistantes (BMR) n'ont cessé de s’intensifier dans les hôpitaux, devenant une priorité internationale de santé publique. En exploitant des collections uniques de données reposant sur le suivi longitudinal de patients dans trois hôpitaux différents pour surveiller l'acquisition de bactéries résistantes et les facteurs de risque potentiels, notre objectif est de caractériser et modéliser les facteurs qui façonnent l'acquisition et la transmission des BMR en milieu hospitalier. Les données consisteront en des échantillons rectaux hebdomadaires pour lesquels une analyse génomique des souches BMR colonisatrices et du microbiote sera effectuée, et des informations sur la dynamique des proximités entre les individus, recueillies par des capteurs. En combinant l'épidémiologie, la génomique, l'écologie et la modélisation mathématique, nous évaluerons le rôle de la dynamique bactérienne intra-hôte – notamment le transfert de plasmides et l'interaction entre BMR et le microbiome intestinal –, l'exposition aux antibiotiques et la transmission interhumaine, dans la propagation des BMR. Nous prévoyons (1) d'analyser l'acquisition de BMR dans les hôpitaux à l'aide de la génomique et de la métagénomique, (2) de développer des outils avancés de modélisation mécaniste multi-échelle et d'inférence statistique formalisant spécifiquement les phénomènes et intégrant les données à l'échelle génétique, écologique (intra-hôte) et épidémiologique (population) pour caractériser les transmissions, et (3) d'exploiter les simulations du modèle développé pour suggérer de nouvelles stratégies de contrôle optimisées. Ce projet multidisciplinaire impliquant des épidémiologistes, des microbiologistes, des cliniciens, des hygiénistes, des généticiens des populations et des modélisateurs contribuera à la compréhension de la dissémination de la résistance aux antibiotiques dans les hôpitaux, un milieu à haut risque pour un tel phénomène.

L’exposition domestique aux moisissures est un facteur de risque associé au développement et/ou à l’évolution de plusieurs maladies respiratoires (notamment l’asthme et la rhinite). En plus de ces effets négatifs sur la santé, des inégalités sociales fortes sont associées à l’exposition aux moisissures. Afin de permettre la mise en œuvre de politiques efficaces de prévention du développement des moisissures intérieures, et de réduire son impact en santé publique en France, il est essentiel d’améliorer nos connaissances sur cette problématique. Dans ce contexte, nous proposons d’investiguer la la contamination fongique dans les logements en France à partir de deux sources de données, incluant i) les caractéristiques des logements, ainsi que les caractéristiques géographiques, socio-économiques et de santé collectées à l’aide de questionnaires standardisés pour ~118 000 participants de la cohorte nationale française Constances (www.constances.fr), ii) une évaluation quantitative et qualitative objective de la contamination fongique à grande échelle à l’aide de capteurs électrostatiques à poussières exposés pendant plusieurs semaines dans les logements de 2000 participants sélectionnés en fonction de la présence ou non de moisissures visibles, ou de facteurs associés à leur développement. Au total, cette approche holistique permettra d’apporter des données nouvelles sur la contamination fongique des logements français, sa distribution spatiale, les populations à risque, ainsi qu’une clarification des déterminants de la contamination fongique et de ses effets sur la santé respiratoire en particulier pour les pathologies autres que l’asthme ou la rhinite. Ces données seront utilisées pour la création d’une plateforme de formation en ligne sur la caractérisation et la prise en charge des moisissures intérieures, afin de permettre une meilleure connaissance du grand public et des professionnels sur cette problématique.

Les technologies de génomique sont un ensemble de machines et dispositifs associés, aujourd’hui répandu en contextes de soin, où leur usage s’est massifié et routinisé. Si des travaux de sciences sociales ont analysé les conditions de leur introduction dans certains domaines cliniques, peu ont interrogé les effets transversaux du développement d’un niveau moléculaire d’analyse commun à de nombreuses pathologies. Des circulations entre domaines cliniques, des logiques d’uniformisation ou des effets levier pourraient toutefois être attendus. Nous manquons également d’analyses globales sur les conditions de production et de reconnaissance du statut d’innovations biomédicales dont ces technologies jouissent aujourd’hui. Le projet TraGenInnov propose d’enquêter sur les conditions dans lesquelles ces technologies en viennent à être considérées comme des innovations pour le soin. Suivant une approche inspirée des analyses sociohistoriques de la façon dont histoire et contextes sociaux importent dans le devenir des technologies, il reconstruit les trajectoires d’innovations génétiques dans six contextes cliniques issus des maladies rares, des maladies cardiovasculaires et du cancer. Il s’agit de tenir ensemble une analyse (1) des formes et de l’impact du travail professionnel autour de ces technologies, (2) du travail des patients et des familles et (3) des effets des régulations étatiques, marchandes, professionnelles et citoyennes. L’attention est portée sur les conditions dans lesquelles le caractère innovant est revendiqué, admis ou critiqué par les acteurs. Nous cherchons à dégager les spécificités des traditions cliniques, des éventuels effets de transversalité des technologies. TraGenInnov reconstruit ces trajectoires à partir d’enquêtes qualitatives (entretiens, ethnographies) ancrées dans la sociologie et l’anthropologie des sciences et de la santé, complétées d’un traitement quantitatif des données du SNDS suivant une approche d’économie de la santé.

L’endométriose est une maladie hormono-dépendante chronique touchant 10% des femmes. Un rôle des perturbateurs endocriniens a été suspecté dans son étiologie, et plusieurs polluants organiques persistants (POPs) ont été associés au risque d’endométriose. Cependant, malgré les données expérimentales montrant un impact des POPs sur la progression des lésions, aucune étude n’a formellement testé l’hypothèse d’une influence des POPs sur la sévérité de l’endométriose. POPENDO vise à explorer les associations entre les niveaux d’exposition interne à 4 familles de POPs (dioxines, polychlorobiphényles, pesticides organochlorés, perfluorés, 81 substances au total) et la sévérité de l’endométriose auprès de 650 patientes participant à ComPaRe-Endométriose, une e-cohorte prospective de plus de 12,000 femmes atteintes. Les résultats apporteront des informations nouvelles sur l’impact de l’exposition aux POPs sur l’endométriose qui contribueront à informer la prévention et réduire l’impact de la maladie.

Lors de comportements tels que monter des escaliers pour rendre visite à des amis ou prendre un verre de vin, nous faisons un compromis entre l'effort et le temps nécessaires à la réalisation de ces actions, car les récompenses immédiates ont plus de valeurs que celles qui sont différées dans le temps. Ainsi, l'effort et le temps peuvent être considérés comme deux coûts interdépendants qui doivent être optimisés, de manière à maximiser l'utilité d'une action particulière. Or, la façon dont le temps et l'effort interagissent pour affecter à la fois les décisions et les mouvements dirigés vers des récompenses n'a pas été étudiée de manière approfondie. De plus, comment le compromis effort-temps varie d'un individu à l'autre et entre espèces est mal connu. Le premier objectif de notre projet est d'étudier et de comparer le compromis effort-temps chez l'homme, le singe et le rat, dans des tâches de recherche de récompense (foraging) similaires qui permettent des manipulations comparables et sélectives de ces deux coûts. Les résultats seront comparés entre les espèces par l'intermédiaire d' un modèle d’optimisation et les prédictions du théorème de la valeur marginale. Le but est d'identifier les principes généraux et spécifiques aux espèces par lesquels le temps et l'effort influencent les décisions et les mouvements de recherche de nourriture/récompense, avec une pertinence directe pour les comportements quotidiens des humains et des animaux. Le deuxième objectif de notre projet est d'étudier comment le compromis effort-temps est implémenté dans le cerveau. Plus précisément, le striatum dorsal et les régions en aval de celui-ci (segments interne et externe du globus pallidus) ont récemment été impliqués dans le contrôle de la vitesse du mouvement et des prises de décision, mais la possibilité que cette fonction découle d'un rôle de ce circuit sensori-moteur des ganglions de la base dans le compromis effort-temps n’a pas été testée. En tirant parti des outils neurophysiologiques multi-niveaux (cellulaires et circuits) disponibles chez les rats et les singes, nous étudierons si, et comment, le striatum dorsal et le globus pallidus influencent le compromis effort-temps dans le contexte des comportements de recherche de nourriture. Au niveau du réseau, nous faisons l'hypothèse que le temps et l'effort sont intégrés au sein des ganglions de la base de sorte que ses noyaux de sortie génèrent un signal proportionnel à l'utilité d'une action donnée et modulent l'activité neuronale dans les régions néocorticales impliquées dans les processus de prise de décision et de contrôle moteur. A un niveau plus cellulaire, nous testerons l'hypothèse selon laquelle les neurones de projection striatale formant les voies directe et indirecte des ganglions de la base contrôlent de manière bidirectionnelle cette fonction d'utilité (sortie) et, par conséquent, le compromis effort-temps. En résumé, notre projet vise à approfondir notre compréhension de l'impact de l'effort et du temps sur la prise de décision et les mouvements, aux niveaux computationnel, comportemental et neuronal et à travers les répertoires moteurs et les espèces. Étant donné que plusieurs troubles neurologiques répandus tels que la maladie de Parkinson ou la dépression sont associés à des altérations du compromis temps-effort et de la fonction des ganglions de la base, notre projet aura un impact direct sur notre compréhension de ces maladies et ouvrira la voie à de nouveaux traitements comportementaux et neuronaux pour atténuer les coûts humains et sociétaux associés à ces troubles.

Y a-t-il des individus plus intelligents que d'autres au sein de la même espèce ? Existe-t-il un système modulaire basé sur des sous-unités cognitives adaptées pour résoudre des problèmes spécifiques, ou les capacités cognitives ont-elles évolué de manière plus générale et les mêmes mécanismes permettent de résoudre une large gamme de problèmes différents ? L'étude des variations interindividuelles est essentielle pour comprendre la nature générale ou modulaire de la cognition, mais pendant longtemps la recherche s’est concentrée sur la moyenne des performances et a traité les différences individuelles comme une variabilité non informative. Comme les humains, les animaux se différencient les uns des autres par la façon dont ils perçoivent, apprennent et comprennent le monde (styles cognitifs). INDCOG vise à caractériser et à comprendre le lien existant entre les styles cognitifs et la personnalité animale - définie comme une variation interindividuelle reproductible dans l'expression du comportement. Grâce à une approche interdisciplinaire, INDCOG étudiera : a) les mécanismes neuronaux et physiologiques, b) l’ontogenèse, c) la valeur adaptative et d) l’histoire évolutive. Ces questions seront abordées chez différentes espèces de fourmis, particulièrement adaptées à l’étude simultanée de ces différentes questions. Les fourmis possèdent de nombreuses compétences cognitives, depuis le simple apprentissage associatif jusqu’à l’utilisation d’outils ou le concept de numérosité, associées à une grande facilité expérimentale, permettant d’acquérir des tailles d'échantillon élevées. Le projet repose sur une combinaison originale de mesures comportementales, d’expression génique, de neuroanatomie et neurophysiologie. Ce sera le premier projet à étudier l'émergence de styles cognitifs à une si grande échelle, en abordant à la fois leurs causes immédiates et ultimes. INDCOG vise à modifier notre vision réductrice de la variation interindividuelle des performances cognitives.

La perception sensorielle repose sur des circuits cérébraux qui extraient des attributs éthologiquement pertinents à partir des organes sensoriels. Comprendre le « vocabulaire » des attributs et comment il peut être utilisé pour construire des représentations internes est un des principaux objectifs des neurosciences sensorielles. En particulier, comprendre comment les neurones du cortex somatosensoriel, l’aire du cerveau qui traite les informations tactiles, extraient des informations de manière non linéaire à partir de stimuli naturels, reste un défi ouvert. La plupart des études antérieures portant sur cette question se répartissent en deux catégories : 1) les premières études chez des rongeurs ont examiné quelles caractéristiques du stimulus étaient codées en faisant varier un paramètre de stimulus à la fois. 2) une caractéristique spécifique des stimuli naturels est retenue et utilisée pour tester si les neurones sensoriels en sont sélectifs. Bien que ces approches aient montré la richesse du traitement sensoriel, elles ne se généralisent pas facilement à des stimuli plus complexes. Le but de notre projet est de comprendre quelles caractéristiques du flux sensoriel sont extraites par les neurones du cortex à tonneaux - la zone du cortex somatosensoriel primaire chez les rongeurs recevant des informations des moustaches du museau -, dans le contexte de stimuli naturels. Nous proposons une nouvelle approche, où l'activité neuronale est enregistrée dans le cortex à tonneaux pendant que les stimuli naturels délivrés aux moustaches sont perturbés par du bruit. Ensuite, un modèle d'apprentissage automatique est construit pour prédire la réponse des neurones corticaux à ces perturbations. Celle-ci sera la première fois qu'une telle méthode est appliquée au système tactile chez des souris anesthésiées ou éveillées (en contention). Cette combinaison expérimentale et théorique donnera de nouvelles perspectives sur les caractéristiques codées par le cortex somatosensoriel

La survie d’un organisme dépend de sa capacité à sonder et interpréter son environnement. Pendant des décennies, les systèmes sensoriels ont été décrits comme des intégrateurs passifs. En réalité, une grande partie des entrées sensorielles sont générées par nos propres mouvements. Il est donc essentiel pour le cerveau de pouvoir différencier les stimulations dues à nos mouvements de celles générées par le monde extérieur. Afin d’effectuer cette distinction, les aires sensorielles du cerveau reçoivent des informations de nos mouvements et de notre orientation relative au monde extérieur. Cependant, il reste à comprendre la manière dont les aires sensorielles sont modulées par nos mouvements, et comment elles intègrent ces signaux de mouvements avec nos entrées sensorielles. Pour étudier ces questions, nous utiliserons le système vestibulaire, afin d'accéder aux signaux de mouvements de la tête, ainsi que le système visuel. Nous allons i) disséquer les voies neuronales connectant le système vestibulaire et le cortex visuel et ii) révéler les algorithmes génériques qui permettent d'intégrer des signaux visuels et de mouvement de la tête dans le cortex visuel. Une approche pluridisciplinaire chez la souris nous permettra d’adresser ces questions: traçage neuronal, manipulations optogénétiques, enregistrements extracellulaires chez la souris éveillée, ainsi qu’une analyse théorique de nos données. Ce travail va permettre de révéler les circuits et principes fondamentaux nous permettant de former une représentation stable du monde extérieur et ce même au cours de nos mouvements.