Projects

Le projet vise à concevoir des systèmes supramoléculaires fonctionnels à base d’unités de construction moléculaires inorganiques combinant des thio-polyoxométalates (thio-POM), pauvres en e-, et des clusters métalliques (CLUSs), riches en e-, ayant des propriétés optiques et électroniques complémentaires. Les thio-POMs serviront de catalyseurs redox, alors que les CLUSs joueront le rôle de photosensibilisants. Des assemblages hybrides thio-POM-CLUS seront utilisés comme tandem donneur/accepteur d’électrons pour la réduction photocatalytique des protons à la lumière visible. La réaction d'évolution d’H2 (HER) sera d'abord étudiée en milieu homogène afin de définir les conditions et paramètres d’obtention des performances catalytiques optimales. Dans une seconde étape, le tandem thio-POM-CLUS sera intégré dans des cellules photoélectrochimiques compartimentées. La caractérisation photophysique avancée et la modélisation seront utilisées pour mieux comprendre les processus catalytiques.

Le projet ANR ADECS (Vieillissement de surfaces de Cu(InxGa1-x)Se2 sous différents environnements) a pour but d’étudier la réactivité chimique des absorbeurs solaires Cu(InxGa1-x)Se2 (CIGS) face à différents environnements. L’amélioration de la stabilité des cellules solaires est un point clé dans le domaine de la technologie solaire et passe par une compréhension fondamentale des mécanismes de dégradation. Au cours de la manufacture d’une cellule solaire de CIGS, l’absorbeur va subir de nombreuses interactions chimiques avec des environnements aussi bien gazeux (air) que aqueux (croissance de la couche tampon). Afin d’appréhender ces mécanismes de dégradation, dans un premier temps, des échantillons à façon (différentes stœchiométries, présence ou non de gradient de Ga) seront exposés à des vieillissements à l’air où l’impact de certains facteurs de dégradation (taux d’humidité relative, présence ou non de lumière) sera examiné. L’évolution chimique des absorbeurs CIGS sera élucidée à travers des analyses de surfaces, avec notamment un accent qui sera mis sur l’environnement chimique grâce à des mesures XPS, mais également plus en profondeur via des mesures HAXPES. Au cours des différents vieillissements, la balance chimique du CIGS est perturbée par la croissance d’oxydes avec des cinétiques différentes. Pour mieux appréhender cette perturbation, et donc proposer les mécanismes de dégradation les plus pertinents pour les couches de CIGS, une étude systématique des matériaux binaires et ternaires issus du diagramme ternaire du CIGS sera effectuée, afin de voir lesquels sont partie prenante de la dégradation. Pour compléter cette étude de vieillissement, d’autres environnements de vieillissement seront également étudiés, sur des surfaces altérées et non altérées. Des vieillissements en milieu aqueux (en faisant varier les paramètres de pH, d’illumination et de présence d’O2) et en milieu gazeux (sous vapeurs acides ou basiques) seront explorés.

Le projet HELLO_PV propose une solution innovante d’intégration hétérogènes de matériaux III-V sur substrat silicium, un Saint Graal avec de larges applications sociétales en optoélectronique. Plus précisément, il ambitionne de développer les matériaux et les briques technologiques avec pour cible une cellule tandem AlGaAs/Si grâce à l’utilisation de méthodes rentables et de mécanismes de croissance innovants. Cette approche permet de garantir l’utilisation de matériaux III-V stables (et en très faible besoin) et sans utilisation de substrats couteux tels que les III-V ou le Ge, contribuant ainsi à maintenir des coûts compétitifs et une faible utilisation des matériaux rares. La proposition s'appuie sur la réalisation d'une stratégie d’intégration monolithique directe sur silicium de cristaux de taille micrométrique de GaAs sans défaut par épitaxie latérale au travers de nanotrous texturés dans une couche de SiO2 très fine recouvrant le substrat de silicium. Cette technique conduit à une très bonne connexion électrique non seulement entre les cristaux de GaAs et le substrat de Si, mais aussi au travers du sandwich de couches GaAs/SiO2/Si (avec un transport assisté par effet tunnel)qui a conduit à une percée de l'état de l'art. Cette proposition vise à étendre cette stratégie à l’Al(0,18)Ga(0,82)As qui est la composition requise pour obtenir l’accord du courant et un rendement de conversion optimal de 32% pour une cellule solaire tandem AlGaAs/Si.

L’objectif du projet GOSPEL est d’utiliser les formidables potentialités du Ga2O3 pour la conception et la fabrication d’une nouvelle technologie de diode de puissance p-NiO/n-Ga2O3. Pour cela, il sera nécessaire d’appréhender les différentes problématiques liées à l’ingénierie de couches, aux procédés technologiques et au management thermique au sein des composants. Les partenaires du projet GOSPEL, aux compétences parfaitement complémentaires et de renommée internationale, ambitionnent non seulement d’approfondir les connaissances fondamentales du matériau Ga2O3, mais de fournir le premier démonstrateur mondial de diode de puissance (Al)Ga2O3/(Mg)NiO transférée sur substrat dissipateur. La structuration inhérente du projet offrira aux différents partenaires un flot régulier de matériaux innovants, et conduira, par leur caractérisation et le process technologique attenant, à l’optimisation des couches et la réalisation d’un composant à l’état de l’art mondial.

Avec la raréfaction de l’hélium, utilisé en particulier en imagerie médicale, il est devenu crucial de trouver de nouvelles technologies de réfrigération. Les matériaux magnétocaloriques, utilisés pour la réfrigération par désaimantation adiabatique, sont une alternative intéressante. Les grenats de gadolinium par exemple, développés récemment, possèdent des performances magnétocaloriques élevées ; leur inconvénient principal étant que ces performances sont maximales vers 2 K, c’est à dire, trop bas pour beaucoup d’applications utilisant l’hélium liquide. Le but du projet SAKÉ est d’optimiser les propriétés magnétocaloriques dans de nouveaux grenats de terre-rares, grâce à des substitutions sur les trois sites cristallographiques de la structure grenat. La force du projet réside dans l’étude, entre autres, de grenats originaux à haute-entropie. Le consortium choisi rassemble des chimistes expérimentés et une expertise reconnue en diffusion inélastique des neutrons, qui permettra en plus de l’aspect optimisation des matériaux, d’approfondir les connaissances sur les paramètres contrôlant l’effet magnétocalorique, en particulier l’anisotropie magnétique et les effets du champ magnétique sur l’état fondamental.

WH-RECOLTE vise à faire progresser la technologie thermoélectrique liquide en abordant deux phénomènes physico-chimiques et électrochimiques récemment identifiés pour améliorer leurs performances de conversion d'énergie : (i) le rôle de l'interface particule/liquide dans les suspensions colloïdales, (ii) de nouveaux couples redox avec un coefficient de Seebeck toujours plus élevé dans les liquides ioniques grâce à des stratégies d'essais numériques et expérimentaux. L’objectif est d’obtenir des matériaux et dispositifs thermoélectriques liquides robustes, meilleurs que l’état de l’art actuel et de plus rentables, non toxiques et modulables. Notre principale application est la production d'électricité à petite échelle (1~100 W) à partir d'un flux de chaleur externe. Cependant, les connaissances de base de WH-RECOLTE peuvent être étendues à des applications hors de la recherche sur les énergies renouvelables, telles que les capteurs de température et de polluants chimiques.

Les réactions électrochimiques se produisant pendant la réaction de photoélectrolyse de l’eau impliquent des transformations physico-chimiques des photoelectrodes dues au transfert de charges à l’interface avec l'électrolyte. La réaction qui décrit l’évolution de l’oxygène (OER) au niveau de la photoanode est le principal obstacle pour un rendement efficace pour la production d’hydrogène par la photoélectrolyse de l’eau. OERKOP vise à comprendre les mécanismes de l’OER, au-delà de l’état de l’art, pour les photoanodes à base des oxydes métalliques :Fe2O3 et BiVO4 activées catalytiquement avec des films catalytiques oxyhydroxydes (M-OOH, avec M = Fe, Ni, Co, Cu, Zn). D’une part, l’augmentation de l’électronégativité (de Fe à Zn) permettra de varier les sites actifs impliqués dans l’OER et, par conséquent, les produits intermédiaires de la réaction et la cinétique de surface. D’autre part, Fe2O3 et BiVO4 présentent des valeurs significativement différentes du libre parcours moyen des trous, ce qui nous permettra de confronter la conduction électrique en volume à la cinétique de surface pendant l’OER. À cette fin, on propose une approche operando corrélative combinant des techniques de microscopie multi-échelles et multi-sélectives – la microscopie de rayons X en transmission (STXM) et la microscopie électronique en transmission (STEM). Ces techniques vont utiliser une cellule photoélectrochimique commune dédiée. Le STXM permettra de mesurer la composition et la coordination chimique à une échelle nanométrique des interfaces oxyde métallique/catalyseur oxyhydroxyde et photoanode/électrolyte. La microscopie STEM complémentera la limite de résolution du STXM (~50 nm) et permettra de quantifier la structure et la morphologie à l’échelle de 10 nm. Les calculs DFT permettront de discerner les réactions en fonction de différents sites photocatalytiques. Le projet est articulé autour de huit axes, couvrant la totalité des aspects scientifiques du projet, de la croissance de photoanodes jusqu’à la mise en place de la méthodologie d’analyse de données. Chaque tâche sera coordonnée par un responsable identifié. Plusieurs risques ont été identifiés et des solutions alternatives sont proposées à chaque fois si possible à ce stade. OERKOP vise finalement le succès d'une économie circulaire basée sur des technologies « bas carbone », utilisant des matériaux abondants, respectueux de l’environnement et recyclables. OERKOP sera le tremplin pour la mise à jour et le développement des méthodes d’ingénierie appropriées visant l’amélioration des photoanodes pour une réaction de photoélectrolyse optimale.

L’amélioration de la biodisponibilité des médicaments passe par le développement des procédés de cristallisation pour lesquels le contrôle de la taille et de la cristallinité est maîtrisé. L’utilisation de procédés intensifiés tels que la cristallisation par antisolvant supercritique dans des microréacteurs nous a permis d’obtenir des cristaux de petite taille jamais atteinte jusque-là. Nous souhaitons, maintenant, aborder la problématique de la cristallinité des particules produites. Pour cela, nous étudierons la nucléation et la croissance d'un point de vue fondamental dans nos systèmes afin de proposer des solutions pour la préparation préférentielle de matériaux amorphes ou cristallins. Des résultats préliminaires ont montré que lors de leur précipitation, des nanoparticules organiques fluorescentes (molécules beaucoup plus fluorescentes à l’état solide qu’en solution) passaient tout d’abord par un état amorphe, puis cristallisaient. Ceci suggère que la nucléation se fasse en deux étapes plutôt qu’une, phénomène jamais étudié dans les fluides supercritiques. L’objectif du projet est donc d’étudier, par une approche couplée expérience/simulation, la nucléation en deux étapes (théorie non-classique de la nucléation) en microfluidique supercritique afin de parvenir à maîtriser la précipitation de la forme amorphe ou cristalline du matériau. Pour cela, nous développerons des molécules organiques fluorescentes pour lesquelles la signature spectrale permettra de discriminer finement le caractère amorphe ou cristallin du matériau. Ces molécules seront mises en forme dans des puces microfluidiques afin de caractériser thermodynamiquement et spectroscopiquement les phases obtenues. Le champ de sursaturation sera déterminé avec une grande précision grâce à la simulation numérique intensive afin de rationaliser son influence sur la phase produite. Ces résultats seront d'un intérêt majeur pour la préparation contrôlée de particules solides pour diverses applications.

Dans le contexte actuel de transition technologique, énergétique et écologique, il est urgent de développer des procédés de synthèse plus durables et plus économes. La biocatalyse en flux, issue du couplage entre la biocatalyse et la chimie en flux, apparait comme une combinaison gagnante. Elle permet une diminution significative des étapes de production, une réduction de la consommation d'énergie, une plus grande flexibilité, une productivité plus élevée et un fonctionnement plus sûr. S'il existe déjà toute une série de méthodes d'immobilisation pour les enzymes isolées, des techniques d'immobilisation de cellules entières apparaissent aujourd’hui pour simplifier le processus de catalyse. Pour ouvrir la voie à de futures applications industrielles, notamment dans le domaine pharmaceutique, il convient de mieux comprendre le comportement des biocatalyseurs dans les procédés en flux afin de supprimer les obstacles majeurs tels que les limitations de transfert de chaleur et de masse, les pertes de pression et les problèmes de mélange. Afin de transposer les réactions enzymatiques discontinues vers des procédés continus et durables, BILLIE capitalisera sur l'expertise complémentaire de ses partenaires dans l'identification des enzymes, l'immobilisation des enzymes et des micro-organismes, la transposition des réacteurs discontinus vers les réacteurs continus et la mise à l'échelle des bioprocédés. Plus précisément, BILLIE s’intéressera aux nitrilases et à leur mise en œuvre dans des procédés biocatalytiques en flux, utilisant à la fois des enzymes isolées et des cellules entières recombinantes exprimant l’activité d’intérêt. Si dans un premier temps l'immobilisation des enzymes permet d'augmenter la productivité et de réduire le nombre d'étapes du bioprocédé, l'étape suivante consistera à réaliser l'immobilisation des cellules entières dans le même (et donc polyvalent) milli-réacteur pour éviter les étapes coûteuses de purification des enzymes.

Les plasmas atmosphériques réactifs sont de plus en plus utilisés dans les technologies de pointe pour le traitement des matériaux, les applications environnementales, énergétiques, biomédicales et aérospatiales. Les ruptures technologiques nécessitent une compréhension fondamentale des plasmas, en particulier la cinétique des radicaux atomiques et moléculaires aujourd'hui mal connue. Les raisons sont d'une part le manque de données cinétiques précises pour la modélisation du plasma, et d'autre part le fait que les diagnostics soient confrontés à de sérieux défis, notamment des temps caractéristiques très courts (inférieurs à ns) et des très petites dimensions (inférieures au mm). L'objectif du projet est de développer des techniques spectroscopiques laser avancées pour la détection de radicaux, telles que la fluorescence induite par laser à deux photons à l'aide de lasers ultracourts: picosecondes et fs femtosecondes. L'objectif final du projet est de fournir une base de données pour les radicaux atomiques clés tels que O, H, N et C. Ces espèces transitoires sont extrêmement importantes pour un très grand nombre d'applications d'écoulement réactif.

Au cours des vingt dernières années, les scientifiques se sont intéressés de manière croissante à l’intensification des procédés de production de biomolécules telles que les métabolites secondaires des végétaux. Les stratégies d’intensification se concentrent majoritairement sur l’ingénierie du métabolisme de microorganismes pour la production hétérologue des molécules d’intérêt. La production hétérologue de ces biomolécules est prometteuse. Toutefois, pour renforcer la faisabilité industrielle de ces bioprocédés, il nous est apparu nécessaire de travailler à la création de procédés de séparation innovants. En effet, l’étape d’extraction des biomolécules des moûts de fermentation est responsable de la plus grande partie des coûts des procédés de biotechnologies (50-80% du coût total en biopharmaceutique). Le projet MilliStyrene vise à créer un procédé continu et robuste de fermentation extractive potentiellement associé à la transformation des biomolécules extraites par voie chimique ou enzymatique voire biologique. Le projet regroupe trois équipes de recherche et développement présentant des expertises complémentaires en (i) fermentation et conversions chimio-enzymatiques, (ii) analyse des phénomènes de transfert de molécules dans les milieux complexes, (iii) modélisation et conception d’outils prototypes. La compréhension théorique des phénomènes en jeux et la réalisation de la preuve de concept permettra de concevoir un système pilote propre à se substituer avantageusement aux procédés actuels de récupération in situ des biomolécules (ISPR) couplés à la fermentation. Le projet MilliStyrene est une étape importante pour le développement de procédés hétérologues de production de métabolites secondaires tenant compte des trois facettes environnementale, économique et sociale qui fondent le concept de développement durable.

Les pathologies de la face postérieure de la cornée (l’endothélium cornéen) sont fréquentes, provoquent un œdème irréversible de la cornée et ne peuvent actuellement être traitées que par la greffe d’une cornée de donneur décédé. Le nombre de donneur est malheureusement insuffisant pour soigner tous les patients en attente (1 pour 70). Au Japon, un essai clinique de thérapie cellulaire endothéliale a fait la preuve, chez 11 patients et avec un recul de 5 ans, de l’efficacité de la transplantation avec des cellules endothéliales (CEs) provenant de jeunes donneurs, cultivées in vitro. La diffusion de cette thérapie est limitée principalement par le faible nombre des donneurs de moins de 30 ans. Les CEs des donneurs plus âgés, bien plus nombreux, ne prolifèrent pas assez in vitro et les cultures aboutissement rarement à la formation d’un endothélium fonctionnel. Nous faisons l’hypothèse qu’une sous-population de CEs sénescentes déjà identifiées précédemment dans la littérature et par nos travaux préliminaires, sont le frein principal de cette prolifération in vitro en transmettant à l’ensemble de la culture des signaux d’arrêt et de trans-différenciation. Le projet CORNEA réunit 3 laboratoires experts respectivement en (1) sénescence et ses thérapeutiques, (2) biologie, ingénierie et imagerie de la greffe de cornée, et (3) analyses protéomiques à grande échelle. CORNEA identifiera des marqueurs permettant de caractériser les cellules sénescentes et leurs conséquences en établissant un atlas des facteurs sécrétés par les CEs sénescentes et en déterminant la façon dont la présence de CEs sénescentes oriente la trajectoire des cultures. CORNEA identifiera aussi des molécules anti-sénescence efficaces afin de permettre la culture pour la thérapie cellulaire à partir des donneurs les plus courants (50-80 ans). Pour réduire le fardeau de la cécité cornéenne, CORNEA permettra de franchir la principale barrière au traitement d’avenir des pathologies endothéliales cornéennes.

L'otite moyenne chronique suppurée est une inflammation chronique de l'oreille moyenne et de la cavité mastoïdienne, résultant d'épisodes initiaux d'otites moyennes aiguës. C'est la maladie infantile la plus répandue dans le monde. Elle se caractérise par des écoulements de pus récurrents à travers une perforation du tympan pendant plus de trois mois. Cette maladie est une cause importante de perte auditive et même de décès dus à des complications intracrâniennes, en particulier dans les pays en voie de développement. L'administration systémique ou topique d'antibiotiques à large spectre induit des effets secondaires et est en partie responsable de l'augmentation de la résistance aux antibiotiques. Si la perforation ne guérit pas spontanément, une intervention chirurgicale (sous anesthésie générale) est nécessaire pour réparer le tympan. Les méthodes actuelles sont longues, coûteuses et peuvent être associées à des complications résultant de l'anesthésie. De plus, dans les pays en voie de développement, la prise en charge de ces otites n'est pas facilement accessible. Le projet TympaBiOM vise à concevoir des biomatériaux pour réparer le tympan sans chirurgie. Cette approche semble prometteuse pour traiter les otites moyennes chroniques suppurées chez l’enfant et prévenir les récidives.

Les thérapies cellulaires testées depuis des décennies sur les myopathies se sont révélées décevantes. Alors que les cellules souches de l'adulte (cellules satellites -SC) sont extrêmement efficaces pour réparer les muscles endommagés dans des conditions normales, elles se greffent mal dans des muscles normaux, malades ou en régénération. Leur rejet immunitaire, une mort cellulaire massive et la dispersion limitée aux sites d'injection ont limité leur application pratique en thérapie. Les dystrophies affectant plusieurs, voire tous les muscles du corps, l'administration locale n'est guère un mode de thérapie acceptable pour ces maladies. Des progrès significatifs ont été réalisés grâce aux technologies de thérapie génique par saut d'exon, mais des inconvénients importants limitent leur utilisation généralisée pour les patients dystrophiques. Les cellules sanguines sont particulièrement intéressantes, car elles migrent dans les tissus subissant une réponse inflammatoire. Ceci est important car les muscles dystrophiques montrent une inflammation chronique. Cependant, les cellules sanguines ne fusionnent jamais aux cellules musculaires. Dans ce contexte, la découverte de Myomaker et Myomixer, deux protéines transmembranaires spécifiques des muscles ayant la propriété de provoquer la fusion de cellules hétérologues aux cellules musculaires in vitro, représente un changement de paradigme dans la possibilité de fusionner des cellules circulantes aux muscles. La première hypothèse de ce projet est que nous pouvons manipuler le mécanisme moléculaire de fusion pour provoquer la fusion de cellules sanguines génétiquement modifiées aux muscles atteints par la dystrophie musculaire de Duchenne. La deuxième hypothèse est que nous pouvons coupler des approches de thérapie cellulaire avec des outils de génie génétique pour amplifier l'impact de la fusion de cellules hétérologues aux muscles et obtenir une amélioration fonctionnelle de la maladie.

Les cholangiopathies sont une cause importante de morbidité et de mortalité et une indication majeure de transplantation hépatique. Elles affectent les cholangiocytes, les cellules tapissant le réseau de canaux biliaires qui transportent la bile hors du foie. En raison de son organisation complexe et de son intrication avec d'autres cellules hépatiques, les fonctions spécifiques du tissu biliaire sont difficiles à évaluer, rendant l'étiologie de plusieurs cholangiopathies encore insaisissable. Par conséquent, la production de tissus biliaires issus de la bioingénierie semble critique. Pourtant ni les cultures 2D ni les sphères biliaires 3D déjà produites ne peuvent constituer un modèle pertinent pour interroger les processus physiopathologiques les plus importants comme l'augmentation de la pression biliaire, l'altération de la perméabilité épithéliale, l'exposition à une composition pathologique de la bile, à l'inflammation ou à des médicaments toxiques tels que certains antibiotiques. Des travaux préliminaires au sein du consortium ont abouti à la bio-impression de tubes biliaires tapissés de cholangiocytes de rat. Sur la base de cette percée, notre projet vise à produire un modèle pour étudier la pathogenèse de l'épithélium biliaire, en connectant des tubes biliaires bio-imprimés avec des cholangiocytes de rat ou humains différenciés à partir d'iPSCs, à un système microfluidique externe où le flux peut être mesuré et finement régulé. Les effets de conditions pathologiques telles que l'augmentation de la pression des fluides, l'introduction de composés biliaires toxiques ou d'antibiotiques, ou l'invalidation de gènes des jonctions serrées seront évalués en termes de fonctionnalité, de perméabilité, d'homéostasie et de régénération de l'épithélium biliaire. Le consortium s'appuie sur des expertises complémentaires en bio-ingénierie biliaire, microfluidique, hépatologie clinique, différenciation de hiPSCs en cellules hépatiques, et physiopathologie biliaire.

Les maladies chroniques du foie touchent plus de 500 millions de personnes dans le monde. La transplantation hépatique qui représente l’unique traitement des maladies sévères ne s’adresse qu’à un nombre limité de patients du fait de la pénurie d’organes. L’implantation de tissus hépatiques bio-construits représente donc un espoir majeur. Dans cet objectif, il est nécessaire de proposer une stratégie efficace pour la production et la congélation de produits d’ingénierie tissulaire qui puissent être rapidement disponibles au lit du patient. Nous avons réuni plusieurs partenaires académiques et industriels de renommée internationale ayant un haut niveau d'expertise dans des domaines complémentaires (biologie hépatique, cellules souches pluripotentes induites humaines (hiPSC), organoïdes, encapsulation dans des biomatériaux et cryoconservation) pour relever ce défi multidisciplinaire. Nous proposons de développer des protocoles permettant de congeler et décongeler des organoïdes encapsulés composés d’hépatocytes, de cellules souches mésenchymateuses et de cellules endothéliales tous dérivés des hiPSC. La cryoconservation de nos implants constitue l’enjeu majeur de ce projet. Différents procédés ont déjà été identifiés et seront évalués. L’encapsulation dans des billes d’alginate poreuses assurera la protection des organoïdes durant ces phases et favorisera aussi la future implantation chez le patient. Différentes fonctions cellulaires seront étudiées in vitro à toutes les étapes de production et évaluées dans un modèle préclinique murin. C'est la première fois qu'un projet intègre toutes ces innovations pour répondre aux besoins de santé du 21ème siècle en médecine régénératrice du foie. En effet, le développement de la cryoconservation est nécessaire pour permettre d’effectuer une caractérisation complète des différents lots (sécurité/efficacité) tout en assurant une disponibilité rapide d'organoïdes encapsulés fonctionnels et implantables dans le foie.

Les cellules souches/stromales mésenchymateuses (CSM) présentent des capacités immunorégulatrices étendues, modulant les immunités adaptative et innée par contact direct cellule-cellule, sécrétion de molécules et production de vésicules extracellulaires (VE). Nous avons observé préédemment que les CSM conditionnées (CSMc) par co-culture avec des cellules sanguines périphériques (PBMC) présentaient des effets immunomodulateurs accrus dans un modèle préclinique de la myasthénie (MG). Cette maladie neuromusculaire auto-immune est due à la production d'auto-anticorps dirigés contre la jonction neuromusculaire, et le thymus est fréquemment impliqué. Elle se caractérise cliniquement par une fatigabilité musculaire chronique et invalidante pouvant engager le pronostic vital. Les traitements immunosuppresseurs ont des effets secondaires sévères, ainsi une thérapie cellulaire basée sur les CSMc ou une thérapie acellulaire basée sur les VE dérivées des CSMc représenteraient des approches innovantes. Trois objectifs ont été définis en vue de perspectives cliniques. (A) Nous décrirons les mécanismes de conditionnement aux niveaux moléculaire et cellulaire et proposerons des marqueurs phénotypiques et fonctionnels des CSMc et de leurs VEs. (B) Nous identifierons les molécules solubles responsables du conditionnement pour les substituer à la co-culture avec les PBMC. (C) Nous comparerons l'efficacité immunomodulatrice des CSMc et de leurs VEs in vitro et in vivo. Cinq tâches ont été définies. (1) Nous identifierons les régulations d’expression géniques lors du conditionnement en utilisant l'analyse RNASeq. Cela soulignera les nouvelles voies immunomodulatrices utilisées, et permettra de proposer des protéines membranaires dérégulées comme nouveaux marqueurs. Une comparaison préliminaire de RNASeq entre CSM contrôles et conditionnées a montré une expression différentielle de 244 gènes. La validation de l'étude RNASeq sera réalisée par RT-PCR, cytométrie en flux et cytométrie de masse (CyTOF). Une étude CyTOF préliminaire a identifié des différences entre CSM contrôles et conditionnées. (2) Nous caractériserons les VE produites par les CSMc (taille, quantité, teneur en protéines, marqueurs membranaires, structure) en utilisant les méthodologies classiques et d’autres plus nouvelles (Cytoflex S, MACSPlex). (3) Nous évaluerons les capacités d'immunomodulation des CSMc et des VE in vitro en utilisant le test d'inhibition de prolifération des PBMC, l'analyse des changements dans les sous-populations de PBMC, et le dosage ELISA des protéines immunomodulatrices sécrétées. (4) En utilisant une approche protéomique (réalisée par la société Olink), nous avons identifié des protéines impliquées dans le conditionnement et nous allons évaluer, comparer, combiner leur efficacité à l'aide d'un criblage à moyen débit afin d’en définir une combinaison optimale. (5) Nous comparerons in vivo les efficacités des CSM conditionnées par les PBMC ou par la combinaison optimale de molécules, et de leurs VE, dans notre modèle murin humanisé. Ce modèle est établi en greffant des fragments de thymus MG dans des souris immunodéficientes. Les paramètres biologiques et cliniques seront suivis à l'aide d'outils classiques (test d’aggripement, comportement, grille inversée) et de nouveaux outils (électromyographie, exercice volontaire) afin de comparer, dos à dos, les potentiels de ces approches cellulaires et acellulaires. Le projet permet des collaborations originales entre des équipes de chercheurs académiques, de cliniciens, et un laboratoire de thérapie cellulaire qui partagent des expertises en production et caractérisation de cellules et de VE, en criblage, en physiopathologie. En explorant les mécanismes immunorégulateurs des CSMc et de leurs VE, ce projet aura des retombées scientifiques fondamentales, et l’étude de leurs effets dans un modèle de MG pourra ouvrir des perspectives d’utilisation dans d’autres maladies auto-immunes.

Alors que la perte de la vision et de l’ouïe sont des handicaps reconnus par la communauté médicale et la société, ce n’est pas le cas de la perte définitive de l’odorat (anosmie). Pourtant l’anosmie, estimée à 5% de la population mondiale, est liée à une altération majeure de la qualité de vie (perte d’appétit, isolement social) et à de nombreux risques sanitaires (accidents domestiques, dépression, mortalité). La pandémie de COVID-19 s’accompagne d’une augmentation significative de l’incidence de la perte d’odorat, un symptôme observé chez près de 60 % des malades et a désormais mis en avant cette physiopathologie. Si la plupart des patients récupèrent leur fonction olfactive en quelques semaines, pour près de 5% des patients l’anosmie persiste. A ce jour, seul l’entrainement olfactif a montré un bénéfice significatif dans la récupération de l’odorat, mais il n’est pas efficace pour tous les patients et uniquement dans l’anosmie post-virale ; il n’existe actuellement aucun traitement de l’anosmie persistante. Le projet DOLFINA vise à développer un implant olfactif, reprenant le principe de l’implant cochléaire, qui a permis de traiter avec succès les personnes atteintes de surdité totale. Nous proposons tout d’abord de développer un protocole de stimulation électrique du bulbe olfactif chez le rat afin de mimer l’activation par les odorants des zones de traitement de l’information olfactive par différentes odeurs. Puis nous développerons un détecteur d’odeurs (nez électronique) capable de transformer la présence d’une odeur donnée en une stimulation électrique correspondante. Nous validerons enfin l’efficacité de l’implant olfactif (intégrant le nez électronique et le stimulateur électrique) chez le rat puis chez le mouton, anatomiquement plus proche de l’homme, avant d’envisager des applications chez un patient anosmique.

Le principal objectif de PolisInWar est de revenir sur les conditions d’emploi de la force militaire par l’Etat à la période contemporaine, à partir d’une analyse du cas français. Dans le prolongement des réflexions sur le « policy state » nous croyons que cet emploi n’est pas simplement fonction des caractéristiques ou de l’ampleur de l’institution militaire dont dispose cet Etat, mais aussi de ses capacités à produire des politiques publiques et une ingénierie institutionnelle allant dans le sens de ce recours à la force militaire. Dans cette perspective, nous avançons trois séries d’hypothèses. La première hypothèse est que l’un des principaux enjeux auxquels ont été confrontés les Etats occidentaux en matière de recours à la force militaire au cours des dernières années concerne la question de son financement. Notre seconde hypothèse est que la budgétisation des opérations militaires de l’Etat, c’est à dire les modalités de leur inscription ou de leur prise en charge au sein du budget de l’Etat, peut constituer un site d’observation privilégié des problèmes que pose ce financement du recours à la force militaire et des modalités par lesquelles il est pris en charge. Notre troisième hypothèse est que cette budgétisation provoque une redéfinition des conditions dans lesquelles les autorités politiques peuvent recourir à la force militaire mais aussi des relations de pouvoir qui peuvent exister entre les différents acteurs — politiques et administratifs, civils et militaires — qui y sont associés. Faisant appel à une équipe de politistes et d’économistes, ce projet de recherche teste donc ces différentes hypothèses à partir d’une comparaison des modes de budgétisation de trois types d’opérations militaires mises en œuvre par l’Etat en France depuis le début des années 2000 : les opérations extérieures, les missions intérieures et les opérations cyber. Par une approche en terme de sociologie politique de l’action publique, il se propose donc à renouveler une analyse

Depuis les années 1970, les sciences sociales ont analysé la science comme un ensemble de pratiques sociales historiquement et géographiquement situées, une approche qui a transformé notre vision de la production scientifique. SciOUTPOST met en lumière les lieux scientifiques aux marges des territoires d'outre-mer hérités de la conquête coloniale. Ce projet propose de théoriser le concept d'"avant-poste scientifique" et de le tester pour caractériser les lieux qui ne sont ni des centres de calcul ni des sites de terrain, qui sont permanents, éloignés, et relativement autonomes, et où les modes de vie temporaires entremêlent vie privée et vie professionnelle intensive, scientifiques et non-scientifiques. Enfin, ces pratiques excluent les éventuels savoirs locaux et produisent un savoir universel exclusif. Ce projet sera mené de manière interdisciplinaire, en croisant les approches des STS, de la sociologie politique, de l'anthropologie, de la géographie et de l'histoire. En outre, SciOUTPOST favorisera les échanges avec les spécialistes des sciences naturelles travaillant dans ces infrastructures. Chaque étude de cas sera réalisée par une combinaison de travail de terrain (observation in situ, histoires de vie, entretiens) et d'étude d'archives, toujours guidée par le cadre conceptuel partagé. Le concept d'avant-poste sera testé en étendant progressivement la comparaison, d'une première étape déjà explorée entre les centres de lancement spatiaux en Algérie, les observatoires volcanologiques en Martinique et les stations de biologie tropicale en Guyane, aux observatoires astronomiques, aux stations polaires (Arctique et Antarctique), aux îles des TAAF, aux stations météorologiques, aux stations archéologiques au Maghreb. La comparaison se fera également entre les périodes historiques, les zones géographiques, les disciplines, puis la " nationalité " de ces infrastructures au-delà des territoires français d'outre-mer qui restent le centre d'intérêt de SciOUTPOST.

L’objectif du projet Gingko est d’analyser, à partir du concept- frontière de « knowledge commons » développé par Hess et Ostrom (2007), le rôle des Indications Géographiques (IG) comme levier d’action dans les dynamiques territoriales de transitions agroécologiques, les limites et obstacles éventuels, et leurs effets à la fois en termes de (de/re/re-de-re) territorialisation et de spécialisation/diversification pour le développement de systèmes agri-alimentaires plus durables. En adoptant une démarche inter/transdisciplinaire d’analyse institutionnelle comparative (IAD/SES) des systèmes socio-écologiques , il s’agit d’étudier : i) la nature et la diversité des stratégies d’engagement dans ces dynamiques de transition agro-écologique à l’échelle des territoires, leurs implications réglementaires, les dynamiques collective d’apprentissage et d'innovation associées ; ii) les transformations des mécanismes de régulation et d’action collective qui y sont associés ; iii) une comparaison de ces évolutions et de leurs déterminants aux niveaux européen et international.

Les modèles hydrologiques qui représentent le comportement du bassin versant, en transformant les données climatiques en débit et autres variables hydrologiques, sont encore d'une efficacité limitée, malgré les efforts de long terme pour améliorer leurs performances. À titre d'exemple, le développement de modèles hydrologiques GR a commencé dans les années 1980 en France, et ces modèles sont maintenant utilisés dans de nombreux pays pour diverses applications. Une caractéristique clé de leur développement empirique est l'utilisation de données sur un grand nombre de bassins versants. Aujourd'hui, le développement florissant des techniques d'intelligence artificielle (IA) et la disponibilité croissante d'échantillons de données à l'échelle mondiale offrent l'opportunité de revoir le développement de ces modèles hydrologiques et d'améliorer leurs capacités prédictives. Le paradigme principal de DRHYM sera de considérer le bassin versant comme une source d'information pour identifier des structures de modèles hybrides améliorés avec une applicabilité plus large dans le temps et l'espace. Cela se fera en plaçant la recherche de structures de modèles améliorés en hydrologie dans le cadre de techniques d'IA et de grandes bases de données mondiales. Trois défis principaux seront abordés dans le projet, à savoir (1) mettre en place un cadre méthodologique innovant pour développer des modèles hydrologiques hybrides améliorés, (2) concevoir des modèles GR avec des performances améliorées pour un large spectre d'échelles de temps et d'espace, et (3) aborder les limites des approches basées sur l'apprentissage automatique et les modèles GR dans un contexte de données limitées. Les principaux résultats du projet seront un cadre méthodologique pour le développement de modèles hybrides en hydrologie, une nouvelle génération de modèles GR et des codes open-source à partager avec la communauté des utilisateurs finaux.

Autrefois, le calcul formel était utilisé pour reproduire des résultats connus par les humains. De nos jours, il sert à prouver de nouveaux résultats qui seront re-prouvés plus tard à la main. Le but de ce projet est de pousser l'efficacité du calcul formel afin dʼobtenir des résultats sortant du cadre des preuves papier-crayon. Nous produirons des algorithmes pour la divination multivariée, la sommation/intégration symbolique et la preuve de positivité de grandes classes de fonctions. Nous obtiendrons des améliorations significatives d'efficacité théorique et pratique, et des implémentations de grande qualité et les appliquerons à des problèmes hautement non triviaux en combinatoire, théorie des nombres et physique mathématique. Nos objectifs ambitieux nécessitent de combiner des outils mathématiques et algorithmiques avancés avec du calcul haute performance. Ils sont réalisables car notre consortium se compose d'experts mondiaux en calcul formel, géométrie algébrique et combinatoire.

Le nitrate est un élément essentiel pour la croissance des plantes et c’est aussi une molécule signale impliquée dans la régulation du métabolisme et du développement racinaire. Chez A. thaliana, le transporteur NRT2.1 joue un rôle central pour l’absorption racinaire de nitrate et il pourrait également être un senseur impliqué dans la régulation du développement racinaire en réponse au nitrate. Les travaux antérieurs réalisés par les partenaires Français et Allemand, sur la régulation post-traductionnelle de NRT2.1, font émerger un tableau complexe impliquant la phosphorylation d’au moins cinq sites situés dans les parties N- et C- terminales, l’interaction avec des partenaires protéiques et le clivage de la partie C-terminale de la protéine. Le but de ce projet est de tirer parti de la complémentarité entre les partenaires Français et Allemand qui sont impliqués pour combiner des approches de biochimie, génétique et de physiologie afin de décrypter la complexité des mécanismes de régulation décrit précédemment. Plus spécifiquement le projet vise (i) à comprendre la dynamique des interactions protéine-protéine en fonction des modifications post-traductionnelles de NRT2.1, (ii) identifier de nouveaux régulateurs (kinases, phosphatases) qui ciblent NRT2.1 et (iii) déterminer le rôle potentiel du clivage de la partie C-terminale de NRT2.1 dans les mécanismes de signalisation en réponse au nitrate. Ce projet permettra d’obtenir d’importantes informations sur la régulation du transport racinaire de nitrate et/ou du sensing de nitrate. C’est un enjeu stratégique majeur pour améliorer l'efficacité de l'utilisation de l'azote par les plantes.

Le réchauffement climatique, avec des fréquences accrues de périodes de sécheresse et de températures extrêmes, affectera l'agriculture de demain. Ce changement du climat affecte l’expression des gènes et l'épissage alternatif (EA) des pré-ARNm contribue à ajuster le transcriptome des plantes aux changements de température et joue un rôle dans la thermo-résilience. L'EA est finement contrôlé par des facteurs d'épissage qui interagissent avec des motifs cis-régulateurs présents dans les pré-ARNm. Récemment, le long ARN non codant (lncARN) ALTERNATIVE SPLICING COMPETITOR (ASCO) a été identifié chez Arabidopsis comme un nouveau régulateur de l’EA. ASCO se lie au facteur d'épissage NUCLEAR SPECKLE RNA-BINDING PROTEIN (NSR) et entre en concurrence avec ses cibles d'épissage. D’autre part, l’identification à l'échelle du génome des cibles mARN et lncARN d’un autre facteur d'épissage, la GLYCINE-RICH RNA-BINDING PROTEIN 7 (GRP7), a été établi suggérant un mécanisme générale de régulation de l’EA parles lncARN. Dans le projet RIBORES, nous proposons de disséquer les mécanismes de régulation de l’EA par les lncARN afin de développer une approche de biologie synthétique pour manipuler l’EA in planta via de lncARN synthétiques. Plus précisément, nous déterminerons les pré-ARNm cibles et les lncARN partenaires de NSR, et délimiterons, en utilisant la technique d'iCLIP (immunoprécipitation et séquençage à l’échelle nucléotidique de complexes protéine-ARN), les motifs de liaison spécifiques à NSR dans ces ARN et ASCO en particulier. Par une analyse mutationnelle, nous disséquerons les exigences de séquence et de structure pour la fonction d’ASCO. En parallèle, nous avons identifié des lncARN cibles de GRP7 différentes de celle d'ASCO. Comme preuve de principe, par le biais d’échange de domaines entre lncARN, nous remplacerons les sites de liaison NSR au niveau d’ASCO par des sites de liaison GRP7, et réciproquement, remplacerons les sites de liaison GRP7 sur ses cibles lncARN par des sites de liaison NSR d'ASCO. Ces constructions nous permettront de tester si nous pouvons manipuler la fonction régulatrice de ces facteurs d'épissage en utilisant des lncARN synthétiques. Nous évaluerons ensuite la pertinence biologique de ces lncARN synthétiques dans la régulation de la thermo-résilience par les lncARN, étant donné que les plantes dérégulées pour ASCO et les plantes mutantes grp7 sont altérées dans leurs réponses à la température. Comme GRP7 et NSR sont fortement conservés chez les plantes, nous transposerons cette approche chez la Tomate, qui est une plante cultivée sensible à la chaleur. Nous avons déjà identifié l'impact d’un stress chaud sur l’EA chez la Tomate, et avons étudié la réponse des orthologues de NSR et GRP7 à ce stress. L'introduction de lncARN synthétiques ainsi que l'identification d'un ensemble d'lncARN sensibles à la chaleur chez la Tomate soutiennent l'idée que la régulation de l’EA par les lncARN est un mécanisme général chez les plantes. Ainsi, RIBORES pourrait fournir de nouvelles stratégies basées sur les ARN pour réguler les programmes d’EA chez les eucaryotes, ouvrant de larges perspectives pour développer des outils biotechnologiques innovants visant à moduler l'expression des gènes dans le contexte de l'agriculture et de la santé.

Les maladies cardiométaboliques sont la première cause de décès dans le monde. L'activité phosphatase de l'époxyde hydrolase soluble (sEH-P) métabolise des médiateurs lipidiques liés aux maladies cardiométaboliques . Ce projet vise à déterminer le rôle physiologique de la sEH-P et si son inhibition permet de traiter les maladies cardiométaboliques . Le réseau proposé est centré autour du Pr. Bellien (Université de Rouen) qui étudie l'impact de l’inactivation génétique de la sEH-P et le Pr. Proschak (Université de Goethe) qui poursuivra le développement d'outils pharmacologiques permettant l'inhibition périphérique et centrale sélective de la sEH-P chez les rongeurs et l'homme. Après leur validation, l'impact de ces inhibiteurs, sera testé et comparé à celui de l'inactivation génétique dans des modèles animaux de maladies cardiométaboliques, avec le Dr Guignabert (Université Paris-Sud) pour l'hypertension pulmonaire et les aspects mécanistiques cellulaires. Le Dr Morisseau (UC Davis) apportera les outils biochimiques et analytiques nécessaires au projet.

Chaque année, des millions de gens sont infectés par différents virus respiratoires, qui peuvent être bénins ou sévères, et mener à des épidémies limitées ou à des pandémies mondiales. Ces dernières années, le développement des techniques multiplex a mis en évidence la prévalence importante des coinfections virales, caractérisée par la présence simultanée chez un individu malade d’un virus a priori bénin et d’un virus plus sévère, comme la grippe ou la SARS-CoV-2. Cependant nous connaissons encore mal la nature de ces interactions virales chez le patient et comment elles pourraient moduler leur virulence, leur pronostic ou l’efficacité d’interventions pharmacologiques. Pour comprendre comment ces virus coexistent au niveau individuel et populationnel, et comment de nouveaux virus pandemiques, comme le SARS-CoV-2, façonnent l’écosystème des pathogènes respiratoires, il est essentiel d’étudier des questions fondamentales largement ignorées jusqu’à maintenant comme le tropisme cellulaire, la dynamique de transmission et l’interaction hôte-pathogène des virus respiratoires en présence d’une co-infection virale. Dans ce projet nous combinerons des approches expérimentales avec de nouvelles méthodes analytiques et de la modélisation mathématique pour i) caractériser la dynamique virale de quatre virus respiratoires humains ii) caractériser le rôle de la co-infection sur la dynamique virale, iii) anticiper l’efficacité de traitement antiviraux et iv) comprendre l’impact de coinfection sur la virulence et la transmission dans la population. Nous nous focaliserons sur le rhinovirus humain (HRV) et le Virus respiratoire syncytial (VRS) comme modèle de virus hautement circulants, et sur le virus de la grippe (IAV) et le SARS-CoV-2 comme modèles de virus pandémiques. Nous travaillerons sur des cellules reconstituées de l’épithélium pulmonaire ainsi que sur différents modèles animaux afin de collecter des données de cinétique très détaillées pour évaluer l’infectiosité, la cinétique de réplication et le rôle de l’immunité innée dans des modèles physiologiques. En combinant ces données avec des modèles mathématiques nous pourrons quantifier les paramètres clés qui gouvernent la réplication virale. L’apport conjoint des expérimentations in vitro et in vivo nous permettra de mieux comprendre le rôle des coinfections, et comment l’efficacité des traitements actuels contre IAV and SARS-CoV-2 pourrait être affectée par la présence de co-infections chez le patient. Enfin nous utiliserons nos résultats pour comprendre, par simulations, le rôle de la co-infection sur l’épidémiologie de ces virus dans la population, et mieux anticiper comment ces coinfections pourraient modifier l’efficacité de stratégies sur l’administrations massive de traitements antiviraux.

Le cœur est l'organe du corps le plus consommateur d'énergie. Dans des conditions physiologiques, le bon fonctionnement du cœur résulte de l'orchestration fine des flux d'ions, de l'appareil contractile et du métabolisme mitochondrial dans les cardiomyocytes. Dans l'insuffisance cardiaque (IC), ces équilibres sont gravement perturbés et une inadéquation énergétique peut entraîner un stress oxydatif, une signalisation inadaptée, un remodelage structurel et un dysfonctionnement contractile. Dans les cardiomyopathies héréditaires, des défauts de l'appareil sarcomérique, du métabolisme mitochondrial ou des molécules de signalisation peuvent induire une IC avec des phénotypes variables, allant d'une fonction contractile réduite à préservée ou même hyperdynamique. Une molécule centrale pour le métabolisme énergétique cardiaque, la régulation redox et la signalisation est le nicotinamide adénine dinucléotide (NAD). Des études antérieures des membres de ce consortium ont révélé que dans l'IC, le métabolisme du NAD est perturbé et que la supplémentation en NAD améliore le phénotype cardiaque. Cependant, il n'est pas clair si ces effets sont causés par l'influence d'événements de signalisation dépendants du NAD ou par l'interfaçage de la régulation redox avec le couplage excitation-contraction, ou les deux. Dans NADINCARD, trois équipes combinent leurs expertises complémentaires pour explorer le rôle du métabolisme et de la signalisation du NAD au niveau cellulaire et subcellulaire dans les cardiomyocytes, en utilisant des modèles cellulaires animaux et humains de cardiomyopathies héréditaires. NADINCARD identifiera les mécanismes de régulation critiques, les cibles pertinentes et les voies métaboliques régissant la fonction cardiaque. Nous espérons que cette recherche fondamentale se traduira par des opportunités à long terme pour la prévention, le dépistage, la surveillance, le diagnostic et le traitement des cardiomyopathies héréditaires.

L'avènement des relevés optiques de nouvelle génération permet de faire un grand pas en avant sur des questions fondamentales de la physique des particules et de la cosmologie, dont les plus importantes sont les valeurs inconnues des masses des neutrinos (Mnu) et la nature de la matière noire (DM). La forêt Lyman-alpha (Ly-a) est une mesure des fluctuations de l'absorption de la lumière par l'hydrogène neutre à des décalages vers le rouge de 2 à 5. En tant que sonde unique des fluctuations de la matière à petite échelle et à grand décalage vers le rouge, elle constitue un outil précieux pour aborder ces questions. Le Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) est le plus grand relevé spectroscopique cosmologique à grand champ au monde, qui a commencé son relevé principal en 2021. Il fournit maintenant des données sur la forêt Ly-a avec une statistique et une qualité sans précédent. De nouvelles mesures de Mnu et des propriétés de la DM seront donc possibles dans un avenir proche, à condition que les prédictions théoriques pour la forêt Ly-a soient calculées avec une précision adaptée à ces données. Bénéficiant de la synergie déjà existante entre les groupes de Saclay et d'Aix-la-Chapelle, le projet DESI-Lya sera double. D'une part, il se concentrera sur l'étude des données DESI Ly-a à petite échelle. Cela se fera d'abord en appliquant les méthodes existantes pour mesurer le spectre de puissance 1D du flux d'absorption Ly-a. Cette mesure est très sensible aux propriétés instrumentales et aux systématiques associées, et nécessite donc un travail d’adaptation sur le nouvel instrument DESI. Dans un deuxième temps, une nouvelle approche pour mesurer le spectre de puissance du Ly-a en 3D à petite échelle sera mise en œuvre : cette mesure permettra pour la première fois un meilleur contrôle des propriétés thermiques du gaz intergalactique, un facteur clé pour répondre aux questions cosmologiques. D'autre part, le projet DESI-Lya s'intéressera aux développements théoriques pour préparer l'interprétation cosmologique des données Ly-a. Nous travaillerons à l'optimisation de la détection d'un signal provenant des masses de neutrinos, en améliorant notamment la robustesse du signal en combinaison avec d'autres sondes cosmologiques. Les oscillations de neutrinos nous indiquent que la perspective de mesurer une valeur non nulle de Mnu est très plausible, ce qui rend cette étude d'un intérêt majeur. Nous modéliserons également l'impact des propriétés de la DM sur les observables Ly-a : sa distribution des vitesses, ses auto-interactions, etc. Ce travail permettra d'élargir les études précédentes, en testant de nouveaux types de modèles de DM. Enfin, l'interprétation des données Ly-a, précises et à petite échelle, nécessite de modéliser en conséquence les propriétés thermiques et de densité du milieu intergalactique. Ceci est fait avec des simulations hydrodynamiques cosmologiques. D'importants progrès méthodologiques ont été réalisés au cours des dernières années afin d'optimiser l'utilisation de cet outil très gourmand en ressources informatiques, permettant de calculer des prédictions précises du Ly-a sur un large espace de paramètres cosmologiques et astrophysiques à un coût abordable. Au sein du projet DESI-Lya, nous utiliserons et optimiserons ces nouveaux outils, en particulier les émulateurs et les simulations hydrodynamiques optimisées les mieux adaptés à la forêt Ly-a. Au total, le projet DESI-Lya conduira à une contrainte forte et robuste sans précédent sur Mnu à partir des données Ly-a, ou à un indice significatif d'une détection, et à de nouvelles perspectives sur les propriétés de la DM.

Des résultats récents publiés indépendamment par le consortium ont révélé que les polyoxométalates (POM) sont largement utilisés pour diverses applications liées à de grands défis sociétaux, tels que la conversion ou le stockage d'énergie, les sciences de l'environnement et la médecine. Certains de ces articles démontrent que les polyanions hydratés présentent un comportement super-chaotrope qui entraîne des propriétés remarquables lors de l'interaction avec des substances organiques, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives dans leur manipulation au niveau supramoléculaire. L'objectif de ce projet CHAOPOM est l'évaluation des interactions supramoléculaires à base de POM pour une meilleure compréhension et la quantification de leur caractère chaotropique. Bien que la nature chaotropique de petits anions inorganiques comme le perchlorate ou le thiocyanate soit connue depuis longtemps, il a été montré très récemment que certains nano-ions, comme les polyoxometalates (POMs) se rangeaient eux aussi dans la catégorie des ions chaotropes. Ces résultats préliminaires acquis par le consortium ouvrent de nouvelles opportunités qui reposent sur les forces fondamentales résultant des propriétés d'hydratation des POMs. L'étude et les conséquences de l'effet super-chaotrope qui vont au-delà de l'échelle historique de Hofmeister seront développées dans le projet CHAOPOM, en prenant en compte les aspects fondamentaux et les applications qui en découlent. Les objectifs de la proposition sont répartis selon quatre parties: i) L’étude des phénomènes de complexation hôte-invité supramoléculaires, qui aborde la possibilité d'assembler les POMs super-chaotropes avec des composés fonctionnels complémentaires tels que des clusters de bore à l'aide de macrocycles organiques. ii) Le contrôle de l'effet chaotropique pour la synthèse dirigée et la conception de matériaux supramoléculaires hiérarchiques: en exploitant l'effet super-chaotropique dans les processus de polycondensation inorganique, la conception de matériaux nouveaux, moléculaires ou étendus, est envisageable. iii) L’utilisation de systèmes à base de POM pour l'ingénierie de la matière molle: les POM super-chaotropes interagissent fortement avec les molécules amphiphiles non ioniques, ce qui permet de générer de nouveaux agrégats différant des agrégats classiques et ouvrent des perspectives de fonctionnalisation des systèmes membranaires à double-couche. iv) L’évaluation de l’activité biologique, qui concerne l’étude des interactions des POMs avec des cibles médicamenteuses potentielles sous le prisme de leurs propriétés superchoatropes en augmentant la stabilité hydrolytique des POM et en diminuant la toxicité cellulaire. Chacune des parties développées sera supportée par des calculs théoriques en dynamique moléculaire afin de mieux comprendre le rôle de la sphère d’hydratation de ces nano-ions dans les processus d’agrégation.

L’électrodynamique quantique (QED) capture l’interaction entre la matière (électrons) et le champ électromagnétique (photons) et décrit ainsi toute la physique de basse énergie qui nous entoure. Bien que la constante de structure fine paramétrant le couplage électron-photon dans le vide soit faible, l’électrodynamique en cavité (CQED) et plus récemment l’électrodynamique quantique des circuits (cQED) ont permis d’obtenir un contrôle sans précédent sur ces systèmes quantiques : l’usage de cavités de grande finesse donne lieu à un couplage cohérent tel que la matière et le champ s’hybrident, même si l’interaction électron-photon reste petite. De nos jours, il reste deux grandes questions à explorer en QED dans la physique atomique et celle de la matière condensée : définir des systèmes où le couplage lumière-matière est fort, mais aussi d’explorer la QED de systèmes à N corps fortement corrélés. Les circuits mésoscopiques à l’état solide permettent de répondre à ces deux questions grâce à leurs propriétés uniques : les corrélations entre porteurs de charges y existent naturellement et peuvent être ajustées par exemple en modulant la transmission d’un conducteur cohérent, d’un autre côté l’interaction lumière-matière y est fixée par le design micro-onde du circuit et peut atteindre une forte constante de structure fine effective. L’objectif principal de ce projet est donc de comprendre un nouveau domaine de la QED, celui des circuits quantiques hors-équilibre ayant une forte interaction électron-électron, et une forte interaction électron-photon. Nous réaliserons des circuits basés sur des contacts ponctuels quantiques (QPCs) et sur des contacts ponctuels supraconducteurs (SPCs), combinant une simplicité conceptuelle à une complexité de système à N corps. Ces deux systèmes permettent de contrôler expérimentalement de façon très précise la diffusion des électrons à l’échelle du canal unique, en passant de la limite tunnel à la limite fortement corrélée du canal parfaitement transmis. Les QPCs implémentent des corrélations de liquide de Fermi, tandis que les SPCs des corrélations supraconductrices. Nous explorerons deux voies, (1) nous couplerons les contacts ponctuels à des circuits radiofréquence (RF) optimisés afin de détecter efficacement les photons émis par la diffusion des électrons pendant leur passage à travers le conducteur cohérent, et (2) nous utiliserons des circuits de haute impédance donnant lieu à un fort couplage QED. Ce fort couplage se traduit par de l’émission multi-photonique et une forte rétro-action quantique sur la diffusion électronique. Ce projet vise à mettre expérimentalement en évidence ces effets, et à en fournir une compréhension théorique ainsi qu’une description quantitative. Ce projet franco-allemand combine l’expertise complémentaire de deux groupes expérimentaux et de deux groupes théoriques. Cette collaboration binationale constitue un environnement de recherche unique au sein duquel on pourra s’attaquer à un sujet de recherche compétitif et risqué qui aura des retombées au-delà de la physique mésoscopique à l’état solide.

Le cisaillement est un phénomène répandu dans la nature et la technologie, et peut altérer considérablement la structure, la fonction et les performances des systèmes biologiques et artificiels. Par exemple, les mouvements articulaires s'accompagnent de forces de cisaillement et de friction qui peuvent entraîner une usure des articulations et de l'arthrose. Les cellules biologiques réagissent aux contraintes mécaniques exercées par l'écoulement de liquide dans les récipients en modifiant leur morphologie et leur métabolisme, et la réduction du frottement par les lubrifiants et les revêtements de surface est importante pour réduire la consommation d'énergie et augmenter la durée de vie de presque toutes les machines comportant des pièces mobiles. Afin de comprendre, contrôler et utiliser les effets de cisaillement, il est important d'analyser son impact sur la structure et la fonction des interfaces cisaillées à l'échelle moléculaire. À cette fin, nous combinerons la réflectométrie neutronique (NR) in situ et la spectroscopie infrarouge (IR) pour suivre les processus interfaciaux induits par le cisaillement avec une résolution temporelle jusqu'à environ 10 ms. La NR est un excellent outil pour l'étude structurelle des interfaces enterrées, permettant l'extraction de profils de densité isotopiquement sensibles aux interfaces jusqu'à la résolution atomique. Cependant, elle ne fournit pas d'informations chimiques et moléculaires, qui seront ainsi obtenues par spectroscopie IR. En utilisant l'analyse de polarisation, la spectroscopie IR fournira également un aperçu de l'orientation moléculaire des films interfaciaux cisaillés. Les films interfaciaux sont souvent composés de différents types de molécules. Ici, le problème se pose de différencier leur comportement individuel en réponse au cisaillement, en particulier, s'ils sont chimiquement similaires (par exemple des biomolécules différentes avec un squelette ou des chaînes similaires) ou même identiques (par exemple des chaînes de polymères enchevêtrées du même type mais ancrées en surface ou libres). Un objectif majeur des études est donc de discriminer le comportement induit par le cisaillement de ces interfaces complexes en deutérant délibérément l'une des espèces impliquées. En cas de la NR, des molécules spécifiques seront mises en évidence en raison de la densité de longueur de diffusion modifiée. En spectroscopie IR, la deutération déplacera les bandes respectives vers des nombres d'ondes inférieurs permettant de discriminer entre les espèces deutérées et non deutérées. À l'aide de systèmes modèles, les partenaires français et allemands étudieront conjointement deux phénomènes de cisaillement de haute pertinence technique et biomédicale, respectivement : i) l'origine moléculaire du frottement dépendant du cisaillement des liquides polymères enchevêtrés sur les parois solides, qui est censé résulter de l'étirement des chaînes adsorbées en surface au-delà d'une contrainte critique et du démêlage ultérieur des chaînes polymères libres, et ii) la réponse des films lubrifiants dans les articulations des mammifères aux forces de cisaillement afin d'élucider la mécanismes de l'arthrose et traitements médicaux associés. Pour ces études, une cellule de cisaillement spécialisée sera conçue pour permettre des mesures parallèles NR et IR résolues en temps in situ, et la génération de motifs de cisaillement complexes (start-stop, oscillatoire, etc.).

Les pérovskites halogénures, en particulier les pérovskites organiques inorganiques hybrides (HOIP), ont révolutionné le domaine de l'optoélectronique en raison de leurs propriétés prometteuses. En particulier les coefficients d'absorption élevés, les mobilités élevées des porteurs de charge et les faibles valeurs de l'énergie de liaison des excitons de ces matériaux permettent le développement de différents types de dispositifs comme des cellules photovoltaïques, des diodes électroluminescentes, ou des photodétecteurs. Bien que les applications des films minces de pérovskite aient fait l'objet de nombreuses recherches ces dernières années, l'influence des stimuli externes tels que la température, l'humidité et les rayonnements à haute énergie n'est toujours pas clairement comprise. Étant donné que les effets intrinsèques et extrinsèques peuvent influencer les propriétés photophysiques des matériaux pérovskites, une compréhension détaillée des effets de stimuli externes tels que ceux des rayonnements est cruciale pour optimiser davantage les dispositifs de cellules solaires. Ce consortium franco-allemand étudiera les aspects fondamentaux de l'amélioration de la stabilité des matériaux pérovskites en augmentant leur tolérance aux défauts induits par irradiation aux protons (H+). Les objectifs scientifiques du projet H+BOOST porteront sur des matériaux HOIPs à cations multiples dont la composition sera durcie vis-à-vis des défauts de niveau atomique par des traitements d'irradiation aux protons de haute énergie. L'objectif principal est de démontrer si un traitement post-synthèse des cellules solaires pérovskites avec une irradiation aux protons de ~1 MeV peut être appliqué à différentes architectures de dispositifs photovoltaïques (PV) à base de matériaux HOIPs et adapté à différents types de compositions pour améliorer leur stabilité environnementale et opérationnelle. En outre, des pérovskites à base de plomb et de type quadruple cation à composition variable seront systématiquement étudiées pour déterminer le rôle des défauts ponctuels intrinsèques induits par l'irradiation aux protons de ~1 MeV et clarifier les processus assistés par les défauts qui influent sur la stabilité et la durabilité des PV pendant leur vieillissement. Afin de corréler la formation de défauts avec les performances des cellules solaires, ce projet couple l'expertise complémentaire du groupe de recherche allemand en ingénierie chimique de fabrication de monocristaux et de films minces HOIP de composition définie et de leur intégration dans des dispositifs de cellules solaires avec l'expertise des partenaires français en irradiation protonique et en microscopie et spectroscopie à résolution spatiale.

QuadCOMB a pour but d'explorer de nouveaux concepts de sources intégrées de peignes de fréquences à base de micro-résonateurs combinant des non-linéarités optiques du deuxième ordre (quadratique) et du troisième ordre (cubique). Au cours des dernières années, les peignes de fréquences à base d’un effet Kerr optique (non-linéarités cubiques), obtenus dans des microrésonateurs à forts facteurs de qualité, ont suscité un intérêt significatif tant d'un point de vue théorique que technologique. Plus précisément, ces dispositifs offrent des spectres large bande avec des puissances uniformes pour chaque fréquence générée et un intervalle spectral libre d’une dizaine à quelques centaines de gigahertz, tout en restant compatible avec une intégration à l'échelle de la puce. Les peignes de fréquences de type Kerr peuvent donc adresser une série d'applications très intéressantes, allant du multiplexage massivement parallèle en longueur d'onde (WDM) pour les communications optiques à la télémétrie optique de haute précision et à la spectroscopie à haute résolution. Cependant, malgré ce fort potentiel, le déploiement à grande échelle de sources optiques à base de peignes de fréquences est toujours limité par les niveaux de puissance élevés de la pompe et la faible efficacité de conversion de la puissance liés aux non-linéarités cubiques plutôt faibles. En outre, il n'existe toujours pas de mécanismes efficaces pour contrôler la fréquence de décalage entre la porteuse et l’enveloppe des peignes de fréquences, ce qui entrave l'application de ces peignes à la métrologie optique de haute précision et aux étalons de fréquence optique. Dans le cadre du projet QuadCOMB, nous proposons d’explorer une nouvelle approche pour la génération de peignes de fréquences dans les circuits intégrés photoniques (PIC) qui offrent une meilleure efficacité de conversion de puissance ainsi qu'une fréquence de décalage porteuse-enveloppe stabilisée en combinant des non-linéarités optiques cubiques de type Kerr et quadratiques. L’idée originale du projet QuadCOMB est de développer des dispositifs hybrides, où les non-linéarités optiques cubiques et quadratiques sont combinées. Deux approches seront développées : (i) la réalisation de chaque effet non-linéaire sur des plateformes d'intégration optique distinctes puis combinées grâce à des connections entre puces par impression 3D ; et (ii) la réalisation de dispositifs monolithiques présentant simultanément des non-linéarités cubiques et quadratiques sur une seule et même plateforme d'intégration. Dans un premier temps, nous développerons un modèle théorique qui tient compte de l'influence simultanée des non-linéarités cubique et quadratique afin d'étudier la dynamique de la formation des peignes de fréquences et de prédire leurs caractéristiques. Sur cette base, nous concevrons, fabriquerons et caractériserons des sources de peignes de fréquences hybrides et monolithiques, en exploitant les non-linéarités cubiques dans des circuits photoniques (PIC) en nitrure de silicium (Si3N4) et des PIC en AlGaAs sur silice offrant à la fois des non-linéarités quadratique et cubique. Ces sources à peignes de fréquences seront exploitées pour adresser les défis liés au traitement des signaux à bande ultra large et à la spectroscopie à haute résolution. En réunissant des chercheurs allemands et français de premier plan et un scientifique de renom en tant que Mercator Fellow, le projet QuadCOMB peut compter sur une combinaison unique au monde de compétences dans le domaine de l'intégration photonique, de l'optique non linéaire et des sources à peigne de fréquences à l'échelle de la puce.

Lorsqu'un système est critique, une autorité de certification doit évaluer s'il est conforme aux normes appropriées en vigueur. Dans les domaines de l'aéronautique et de l'automobile, un défi clé est l'utilisation efficace de systèmes multicœurs à haute performance (e.g. MPSoC ARM) en particulier lorsque la prochaine génération d'applications combinant différentes exigences de criticité et de modèles d'exécution sont ciblées. Plus précisément la source des interférences entre ces applications doit être identifiée et quantifiée pour maîtriser le comportement temporel du système. L'objectif de cette proposition est de développer une méthodologie centrée sur la gestion des interférences pour faciliter la conception des futurs systèmes de conduite autonome et d'aéronautiques : 1) en combinant à la fois les méthodes formelles et l'évaluation pour capturer le comportement temporel de ces applications sur un MPSoCs et 2) en définissant des règles appropriées pour guider la synthèse des applicatifs vers un meilleur comportement temporel.

L'étude des collisions moléculaires à des températures ultra-froides est de la plus haute importance pour la chimie quantique, la physique atomique et moléculaire, la métrologie ainsi que la simulation quantique et l'information quantique. L'objectif de ce projet collaboratif, d'une durée totale de 3 ans, est de trouver de nouvelles façons de contrôler les propriétés de collision des molécules diatomiques polaires NaK piégées à des énergies ultra-basses. En particulier, nous étudierons la possibilité prévue de modifier les interactions entre les molécules piégées en utilisant des champs optiques appropriés. OpEnMInt a deux objectifs principaux : (i) La manipulation/l'écrantage de l'interaction molécule-molécule pour limiter ou supprimer complètement les pertes à deux corps indésirables. (ii) L'étude de nouveaux états moléculaires liés induits par le champ optique. On s'attend à ce qu'un tel "écrantage optique" prolonge la durée de vie des molécules dans le piège, ce qui est une condition préalable à de nombreuses applications pratiques dans les domaines de recherche ci-dessus. Dans les ensembles bosoniques ultra-froids de NaK, la durée de vie est actuellement limitée à environ 100 millisecondes en raison de mécanismes de perte qui ne sont pas encore entièrement compris. Pour cette raison, la molécule NaK est un système très approprié pour étudier l'approche générique de l'écrantage optique. En outre, la présence de niveaux liés induits par le champ permettrait de faire varier la longueur de diffusion des molécules sur une large gamme, ce qui améliorerait les capacités de refroidissement par évaporation. Une telle ingénierie des interactions moléculaires, rendue possible par la dynamique induite par la lumière, nécessite une connaissance précise de la structure moléculaire et des transitions optiques dans les ensembles de molécules NaK, qui sera obtenue par des mesures spectroscopiques. Cette connaissance permet ensuite (i) l'écrantage optique des interactions du NaK en utilisant des énergies de photons supérieures à celles des transitions intermoléculaires (désaccord vers le bleu), et (ii) l'observation des niveaux de liaison moléculaire induits par le champ dans la même gamme spectrale, soit par des pertes de molécules renforcées par résonance, soit par leur population par un laser d'association. Ces deux effets n'ont été démontrés dans aucun autre système jusqu'à présent. Les résultats de nos études prévues contribueront donc de manière significative à la compréhension des processus moléculaires ultra-froids et, plus important encore, les rendront utiles pour d'autres applications. Il s'agit d'un défi scientifique qui requiert les efforts combinés de la théorie et de l'expérience. L'expertise théorique sera fournie par l'équipe de recherche d'Orsay, leader mondial dans les calculs de structure moléculaire, qui a introduit le concept d'OS. L'expertise expérimentale sera fournie par l'équipe de Hanovre qui réalisera les études spectroscopiques et la caractérisation du système couplé molécule-photon. La collaboration franco-allemande entre les partenaires de ce projet s'est déjà avérée très fructueuse dans le passé. Nous prévoyons de renforcer encore l'échange d'idées et d'informations par la formation avancée de jeunes chercheurs et des visites réciproques d'une durée totale prévue de quelques mois.

Inter-particle Coulombic electron capture (ICEC) est un processus de capture d'électrons activé par l'environnement récemment découvert au moyen duquel un électron libre peut être efficacement attaché à un système quantique (c'est-à-dire un ion, un atome, une molécule ou un quantum dot). L'excès d'énergie de l'attachement électronique est simultanément transféré à un système voisin qui subit une ionisation. Il convient de noter qu'il n'y a toujours pas d'observations expérimentales du processus ICEC, bien que plusieurs groupes internationaux travaillent actuellement au développement des techniques pour mesurer l'ICEC. Du côté de la théorie, l'ICEC a été étudiée dans des systèmes de van-der-Waals et à liaison hydrogène ainsi que dans des réseaux de quantum dots. Les approches théoriques employées dans ces travaux vont des modèles analytiques aux calculs ab-initio de structure électronique et de dynamique. Une hypothèse commune dans ces approches est que les noyaux sont fixes au cours du processus. Cependant, sur la base des observations sur l'effet inter-particle Coulombic decay (ICD) associé, la dynamique nucléaire devrait jouer un rôle important : elle peut modifier son efficacité et/ou influencer l'état final du système. L'objectif de notre projet est donc de développer, mettre en œuvre, comparer et utiliser des méthodes originales de dynamique quantique pour fournir une description complète de l'ICEC. Pour atteindre cet objectif ambitieux, nous combinerons l'expertise complémentaire de nos groupes : nous développerons des modèles ICEC qui seront (numériquement) exactement résolus en utilisant la méthode multiconfiguration time-dependent Hartree (MCTDH). Nous réduirons progressivement le degré d'approximation dans de tels systèmes modèles, ce qui permettra l'étude de systèmes atomiques et moléculaires réalistes. De plus, nous développerons des approches analytiques qui fourniront des informations sur l'impact de la dynamique nucléaire dans l'ICEC et aideront à l'interprétation des simulations numériques. Les informations recueillies grâce à ces approches validées conduiront au développement d'outils efficaces basés sur l'approche R-matrix. La capture d'électrons est omniprésente dans la nature et intervient dans de nombreux processus élémentaires. Les résultats de notre projet auront donc un impact significatif dans un large éventail d'applications (par exemple, les dommages causés par les radiations, l'astrochimie/physique). De plus, nos résultats aideront à interpréter les futures expériences sur l'ICEC, que nous attendons dans les années à venir et que nous stimulerons avec le portefeuille de méthodes développées permettant de prédire des systèmes cibles ICEC prometteurs.

Le projet FluPepDye vise à développer de nouveaux cyclopeptides sélectifs et fluorescents dans le proche infrarouge (NIR) pour détecter spécifiquement les premiers biomarqueurs de pathologies amyloïdes distinctes et pour traduire les fluorophores se liant à l'amyloïde en outils de recherche ou cliniques utiles pour aider au diagnostic précoce et fiable des maladies liées aux amyloïdes. Le projet se concentre principalement sur le peptide amyloïde β (Aβ) 1-42, impliqué dans la maladie d'Alzheimer (MA), et il vise à étendre l'approche modulable employée à d'autres protéines amyloïdogènes telles que l'α-synucléine, tau et hIAPP, impliquées dans d'autres pathologies. Alors que plus de 20 maladies amyloïdes (telles que les maladies neurodégénératives et le diabète de type II) sont connues et impliquent plus de 30 protéines amyloïdes, aucun outil de diagnostic précoce n'est actuellement disponible pour aucune de ces maladies. Il est crucial d'établir un diagnostic précoce et caractéristique du type de dégénérescence avant que des symptômes spécifiques de la maladie n'apparaissent, car lorsque les symptômes cliniques sont présents, la destruction des organes et cellules cibles (neurones dans les maladies neurodégénératives et cellules β pancréatiques dans le diabète) est massive et irréversible. Plusieurs efforts ont été faits dans le domaine de la bio-imagerie utilisant des sondes NIR non invasives dans le cadre des maladies neurodégénératives, en particulier pour le diagnostic de la MA. Malgré leurs caractéristiques favorables pour leur application in vivo, leur traduction dans la pratique clinique reste difficile et d'autres améliorations optiques et évolutions technologiques sont encore nécessaires. À notre connaissance, aucun d'entre eux n'a été conçu et s'est avéré spécifique pour un seul type de protéine amyloïde. De plus, des sondes capables de détecter sélectivement uniquement les oligomères solubles au stade préclinique de la neurodégénérescence n'ont pas été rapportées à ce jour. Ce projet de recherche se concentrera sur la conception, la synthèse et l'évaluation de nouvelles sondes NIR conjuguées à des peptides. Ces nouvelles molécules fluorescentes sont conçues pour avoir une longueur d'onde d'émission appropriée avec des propriétés optiques d'activation à la suite de leur interaction avec la cible, une sélectivité pour une protéine amyloïde spécifique et ses agrégats précoces solubles, une bonne stabilité en milieu biologique, une bonne perméabilité à travers les membranes et éventuellement une double application pour l'optique et l'imagerie nucléaire. Ces nouvelles sondes seront composées de trois éléments : un cyclopeptide comme élément de reconnaissance qui pilotera la sélectivité pour une protéine amyloïde spécifique et pour des espèces oligomériques, un tryptophane comme élément d'ancrage pour la conjugaison par des réactions de couplage croisé catalysées au palladium et une sonde fluorescente en tant qu'élément traceur fournissant les propriétés de fluorescence NIR. Ces sondes seront évaluées par des tests biophysiques pour obtenir des informations sur leurs propriétés optiques, leur affinité de liaison, leur sélectivité, leur stabilité métabolique et leur perméabilité membranaire.

L'un des phénomènes les plus fascinants de la physique est la possibilité qu'un comportement qualitativement nouveau (nouveaux états de la matière) puisse émerger de grands ensembles d'entités simples, en particulier en présence d'interactions concurrentes. Le magnétisme offre un terrain de jeu particulièrement riche à cet égard car une multitude d'interactions, parfois concurrentes (par exemple, des interactions à courte et longue portée, axiales, directionnelles, colinéaires et chirales) rencontre un degré de liberté vectoriel par lequel des états collectifs complexes et topologiquement non triviaux peuvent être construits. Les skyrmions magnétiques sont un excellent exemple d'une telle texture de spin topologique, qui présente un comportement collectif quasi-particulaire très différent de la physique des spins constitutifs individuels (par exemple, mouvement gyrotropique, inertie, amortissement topologique, etc.) Cependant, alors que la « famille » des états de spin topologiques émergents en 2D (vortex, skyrmions, skyrmions cibles, etc.) est déjà bien exploré, la richesse attendue en 3D commence tout juste à devenir accessible. Dans ce projet Topo3D, nous proposons d'étudier la physique des tubes de skyrmions partiels discrétisés en 3D - la « fratrie » la plus simple de skyrmions dans les matériaux magnétiques multicouches. Ces états 3D sont caractérisés par une structure skyrmion dans certaines des couches magnétiques et une configuration topologique triviale dans d'autres et en tant que tels, ils représentent une nouveauté conceptuelle par rapport à toute texture en 2D puisque la charge topologique devient un nombre quasi-continu. Nous qualifions ces états de "discrétisés" en raison de l'empilement alterné de couches magnétiques et non magnétiques dans les matériaux magnétiques multicouches, ce qui est important car cela permet l'existence de ces états sans points de Bloch énergétiquement coûteux. Ce projet Topo3D s’appuie sur des observations préliminaires de tels états 3D dans des multicouches empilées apériodiquement, et par notre hypothèse que ces mêmes états sont responsables du phénomène de transitions de phase topologiques ultrarapides induites par laser en servant de catalyseurs pour surmonter les barrières énergétiques topologiques autrement prohibitives dans les systèmes 2D. Notre objectif est de valider cette hypothèse et de découvrir les propriétés physiques fondamentales des skyrmions partiels 3D discrétisés et en particulier leurs rôles dans le régime de transition. Notre approche est caractérisée par l'interdisciplinarité entre les domaines de la science des matériaux (exploration de l'espace des phases de stabilité), de l'imagerie par rayons X cohérente très avancée (résolution des textures de spin 2D et 3D), de la spintronique (confirmation des propriétés quasi-particulaires des skyrmions partiels 3D grâce à leur mouvement entraîné par le couple spin-orbite) et de la science ultrarapide (suivi du gradient transitoire des propriétés magnétiques et de la propagation verticale de la commutation topologique après une exposition laser ultrarapide). La faisabilité de ce projet découle de l'expertise unique de cette collaboration franco-allemande. En explorant en profondeur les quasi-particules magnétiques topologiques 3D les plus simples, notre projet Topo3D deviendra un jalon dans notre compréhension du domaine du magnétisme 3D.

Les dispositifs à base de dioxyde d’hafnium ferroélectrique sont compatibles avec les technologies silicium, très peu consommateurs d’énergie, et offrent le potentiel d’être intégrés à bas coût dans les nœuds avancés de la microélectronique pour réaliser des capteurs, des mémoires non-volatiles ultra-basse consommation, de la logique ou encore des applications neuromorphiques. Actuellement l’oxyde d’hafnium et de zirconium (HfxZr1-xO2) est le matériau offrant la fenêtre de stœchiométrie la plus large pour fabriquer des couches ferroélectriques ultra-minces (10nm) possédant une polarisation rémanente élevée. Néanmoins cet alliage nécessite la présence de lacunes d’oxygène (VO) pour stabiliser sa phase ferroélectrique, et montre des problèmes de fiabilité. La concentration en VO est difficile à contrôler dans cet alliage et peut dégrader les propriétés électriques comme la stabilité de la polarisation, compromettant ainsi les applications en logique et en mémoire utilisant ce matériau ferroélectrique. Une voie alternative pourrait être d’utiliser l’oxyde d’hafnium sous sa forme stœchiométrique, qui ne possède pas de lacunes d’oxygène, et d’utiliser des dopants judicieusement choisis pour optimiser les propriétés ferroélectriques sans toutefois introduire des VO. Cela présenterait l’avantage majeur d’avoir des propriétés ferroélectriques stables et reproductibles dans le HfO2 dopé, contrairement à celles du HfxZr1-xO2 qui dépendent de la quantité incontrôlée de VO. Dans ce projet D3PO, nous explorerons cette voie en étudiant la structure atomique et électronique du dioxyde d’hafnium (HfO2) dopé de manière sélective et contrôlée en utilisant des calculs ab-initio et des simulations sous champ (phase-field) permettant de décrire les corrélations entre la structure atomique et électrique induite par le dopant et les propriétés ferroélectriques. Une large gamme de dopants, concentrations de dopants et conditions de procédé seront considérées dans un premier temps afin de fournir une évaluation initiale de la corrélation entre la chimie du dopant et les propriétés électroniques. Les matériaux sélectionnés par simulation (types de dopant et concentration dans des couches de HfO2 d’épaisseur comprise entre 5nm et 10nm) seront dans un second temps étudiés expérimentalement sous la forme de condensateurs ferroélectriques de surface > 50µm², puis intégrés sous la forme de matrices de condensateurs de surface < 0,1µm² permettant de fournir des données pertinentes d’un point de vue technologique et statistique. D’un point de vue fondamental, D3PO permettra une meilleure compréhension de l’impact des dopants sur la chimie locale, la structure électronique, la composition de phases et leurs effets sur les paramètres matériau et ferroélectriques, incluant la température de cristallisation et la polarisation rémanente. Une approche itérative utilisant le condensateur ferroélectrique comme système modèle permettra l’optimisation des dopants et des procédés de dépôts en vue de l’optimisation des propriétés ferroélectriques. Dans un troisième temps, nous élaborerons des modèles physiques en se basant sur les dispositifs fabriqués, utilisant les paramètres issus des simulations ab-initio et les caractérisations électriques et structurales des couches déposées afin de prédire, grâce aux mesures pertinentes d’un point de vue statistique, les caractéristiques clés des couches ferroélectriques comme le réveil (wake-up), l’endurance, la tenue en température (retention), la fuite (leakage), et le claquage (breakdown) de ces couches ferroélectriques à base de dioxyde d’hafnium dopé sans lacunes d’oxygène.

Certains polymères vitreux de grande masse présentent un régime d'écrouissage (SH) à grande déformation dans l'écoulement plastique pendant lequel la contrainte augmente. Ce régime, qui fait l'objet de ce projet, est très important car sans SH, les polymères vitreux sont fragiles. Comprendre les mécanismes de déformation des polymères vitreux à l'échelle microscopique, du régime linéaire au régime d'écrouissage est un défi scientifique important et actuel. Le groupe de D. Long a développé une théorie microscopique de la plasticité, selon laquelle la relaxation a lieu par réorganisations à une échelle d'environ 5 nm. L'énergie élastique stockée à cette échelle correspond à une réduction des barrières d'énergie libres qui permet l'écoulement plastique. Ce groupe a développé un outil numérique associé de calcul d'écoulement plastique en 3D, avec une résolution spatiale de 5 nm qui permet de calculer la distribution des temps de relaxation et son évolution sous contrainte, lors du vieillissement et du rajeunissement pour toute histoire thermomécanique. L’extension au régime de SH est basée sur une équation dynamique concernant l'évolution d'un paramètre d'ordre nématique tensoriel S à l'échelle des monomères. L'orientation augmente les interactions monomère-monomère ce qui conduit à une augmentation des barrières d'énergie libre. Les résultats préliminaires de ce modèle reproduisent les caractéristiques de base de l'écrouissage comme le régime SH lui-même, les effets de Bauschinger et l'évolution de la distribution du temps de relaxation telle que mesurée par le groupe d’Ediger. La dynamique de réorientation à l'échelle des monomères et sa relaxation apparaissent ainsi être essentielles pour décrire la physique de l'écrouissage. Dans ce projet, une approche expérimentale et théorique conjointe sera développée pour étudier l'orientation locale et son comportement de relaxation sous divers historiques de charges thermomécaniques par diffusion des rayons X (RX), RMN et calorimétrie différentielle à balayage (DSC). Les résultats actuels pour l'ordre de grandeur de S calculé par le modèle sont en accord semi-quantitatif avec les valeurs obtenues par RMN il y a longtemps par Spiess et al qui ont montré que S atteint des valeurs d'environ 0,2 à 100% de déformation, ce qui est comparable aux résultats préliminaires de RMN obtenus par Saalwächter et al (l'un des candidats), qui a développé une nouvelle approche efficace d'analyse des données à utiliser dans ce projet. La partie RMN, centrée sur l'ordre segmentaire mesuré dans des échantillons trempés sans dynamique significative, fournira ainsi des informations moléculaires sur l'ordre segmentaire local des différentes fractions chimiques et permettra de calibrer les études aux RX pour obtenir des valeurs absolues de l'orientation. La machine de traction développée par P-A Albouy permet l'acquisition simultanée de diagrammes de RX et de sollicitations mécaniques. Les études RMN et RX permettront ainsi de suivre la relaxation et l’évolution de S lors du vieillissement, de l'échauffement, de l'étirement, de la compression et d'autres types de sollicitations mécaniques selon différents axes successifs. Des études similaires seront menées par DSC afin d'étudier comment l'énergie mécanique est stockée dans les matériaux vitreux désordonnés. Nous pourrons confronter les prédictions du modèle avec des expériences mécaniques, des expériences calorimétriques (qui donnent accès à la diminution des barrières d'énergie libre) et des expériences de RX ainsi que de RMN mesurant l’orientation et donnant donc accès à l’augmentation des barrières selon la théorie, permettant ainsi de la tester et de la développer davantage. Le résultat de ce projet sera une description microscopique détaillée de la physique de l'écrouissage et une théorie générique et quantitative des mécanismes de relaxation dans les polymères vitreux dans le régime de grandes déformations, qui seront également d'un intérêt appliqué.

Les radionucléides artificiels associés aux retombées des essais d'armes nucléaires et, plus localement, des accidents de centrales nucléaires, sont omniprésents dans l'environnement partout dans le monde et constituent les marqueurs privilégiés ("clous d'or") des couches stratigraphiques de l'Anthropocène. Le début de leurs émissions a coïncidé avec la période de Grande Accélération qui a eu lieu après la Seconde Guerre mondiale et qui est caractérisée par une augmentation de la dégradation des sols, principalement déclenchée par un changement d’usage des terres. Le radiocésium et le plutonium liés aux particules de sol sont largement utilisés pour dater les archives sédimentaires modernes et reconstituer les taux de redistribution des sols pendant cette période. Cependant, la chronologie des retombées radioactives est mieux définie dans l'hémisphère nord, et on en sait beaucoup moins sur le cadre temporel et la distribution spatiale de leur dépôt dans l'hémisphère sud. Le consortium franco-suisse du projet AVATAR va donc combler cette importante lacune en compilant les données disponibles dans la littérature et dans les archives militaires récemment déclassifiées. Nos objectifs sont les suivants : (i) fournir la première carte de référence détaillée pour la surface terrestre de l'hémisphère sud des retombées de Cs-137 et de Pu-239+240, ainsi que les incertitudes associées, (ii) discriminer - grâce à l'utilisation de modèles de mélange rigoureux - les signatures des produits de fission qui dépendent des différents essais nucléaires atmosphériques menés près de l'équateur et dans l'hémisphère sud et (iii) d'appliquer ces bases de données revisitées pour reconstruire les taux d'érosion du sol, validant ainsi les évaluations obtenues par modélisation de l'érosion du sol et la datation des archives environnementales au cours de l'Anthropocène dans l'hémisphère sud. Sur la base d'une étude documentaire exhaustive, nous procéderons à l'échantillonnage de sols et de sédiments dans les zones identifiées comme présentant des lacunes en matière de données, nous analyserons ces échantillons pour y mesurer le césium et le plutonium afin de calculer les inventaires de ces radionucléides et la sources de ces retombées (c'est-à-dire la proportion des retombées mondiales dues aux essais de bombes nucléaires atmosphériques de l'URSS et des États-Unis avec un pic en 1963, et celle des retombées dues aux essais nucléaires français effectués plus tardivement entre 1966 et 1974 dans le Pacifique Sud). Des analyses spatiales seront menées pour fournir la première carte de référence des retombées de radiocésium et de plutonium dans l'hémisphère sud et pour améliorer la datation des carottes de sédiments grâce à l'incorporation de marqueurs temporels supplémentaires liés aux essais thermonucléaires français, plus tardifs. L’amélioration des connaissances de la distribution des retombées nucléaires dans l'espace et dans le temps sera mise à profit pour reconstruire la redistribution des sols pendant l'Anthropocène grâce à une combinaison innovante de modèles de conversion et d'érosion dans deux grands bassins fluviaux pilotes de l'hémisphère sud. Nous avons choisi le bassin du fleuve Uruguay au Brésil/Uruguay/Argentine, et le bassin du fleuve Piura/Catamayo en Equateur/Pérou où nous avons une expérience et des connaissances préliminaires sur la distribution des retombées de radionucléides et la modélisation de l'érosion. Le projet AVATAR proposera des méthodes originales pour valider la distribution spatiale et temporelle des reconstructions de transfert de sédiments dans ces grands bassins fluviaux au cours de l'Anthropocène. Enfin, les bases de données et les cartes compilées seront partagées avec une large communauté comprenant des atmosphériciens, des climatologues, des radio-toxicologues et des pédologues. Un réseau participatif pour mettre à jour cette base de données de radionucléides à l'échelle mondiale sera lancé à la fin du projet.

Notre cerveau encode, stocke et récupère nos souvenirs. Non seulement l'apprentissage et la mémoire sont indispensables pour l'interaction d'un individu avec l’environnement, mais ce sont aussi des processus cérébraux fondamentaux susceptibles d’être modifiés dans un grand nombre de maladies du cerveau, et donc d’altérer fortement la qualité de vie des personnes qui en souffrent. L'apprentissage induit une augmentation de l'efficacité des communications synaptiques entre les neurones. Un nombre croissant de preuves expérimentales montre que l’activité de ces synapses est étroitement contrôlée par les astrocytes qui les entourent. Pourtant, la contribution de ces cellules gliales aux processus mnésiques est encore très largement inexplorée. La formation hippocampique joue un rôle essentiel dans l'apprentissage et la mémoire. Les données les plus récentes montrent que le subiculum (SUB), situé entre l'hippocampe et le cortex entorhinal, est un élément clé de cette formation hippocampique. Il est important de noter que le SUB est l'une des premières régions atteintes au cours de la maladie d'Alzheimer (MA) chez les patients et dans des modèles animaux. Nous faisons le constat que la contribution des astrocytes aux processus de mémoire dans le SUB reste aujourd’hui totalement inexplorée que ce soit en conditions physiologiques mais également dans la MA. Notre consortium rassemble plusieurs expertises complémentaires de quatre partenaires pour aborder cette question. Nous proposons (i) de caractériser de façon anatomique, moléculaire et fonctionnelle les astrocytes du SUB, (ii) de caractériser le rôle des astrocytes du SUB dans la plasticité synaptique et la mémoire et (iii) de déterminer si et comment les aberrations des interactions métaboliques entre neurones et astrocytes du SUB contribuent aux déficits mnésiques survenant dans un modèle murin de la MA. Pour atteindre ces objectifs, nous allons développer de nouveaux outils (biosenseurs métaboliques) et nous utiliserons des techniques d’imagerie innovantes permettant d’explorer le SUB chez le rongeur in vivo dans plusieurs modèles de souris transgéniques nous permettant d’identifier sélectivement des populations neuronales du SUB. En se basant sur nos travaux récents, nous utiliserons une stratégie thérapeutique visant à restaurer l’énergie cérébrale en ciblant les astrocytes dans une étude de preuve de principe préclinique réalisée dans notre modèle murin de la MA. Nous pensons que l'intégration de la biologie gliale dans les mécanismes cellulaires d'apprentissage et de mémoire représente un changement de paradigme important dans le domaine qui permettra à terme de dégager de nouvelles pistes thérapeutiques pour la maladie d’Alzheimer et les démences en général.

Dans la couche limite atmosphérique, un nombre croissant de systèmes d'ingénierie sont soumis à des écoulements aérodynamiques instationnaires, comme par exemple les pales d'éoliennes, les hélicoptères et les aéronefs. Les interactions avec la turbulence de l'atmosphère génèrent de grandes fluctuations de charges, sources d'une usure prématurée de la structure des systèmes et d'une réduction de l'efficacité de leur contrôle aérodynamique. La compréhension et la modélisation de ces interactions est un enjeu essentiel pour l'aérodyamique instationnaire, mais peu de résultats sont disponibles aux grands nombres de Reynolds (supérieurs à 10^6) pour lesquels les pales et les véhicules aériens opèrent. En outre, aux angles d'attaque correspondant à une portance maximale, l'écoulement autour de l'aile devient tri-dimensionnel. Une meilleure compréhension des écoulements instationnaires autour d'une aile permettrait donc d'améliorer la prédiction des forces aérodynamiques et de mettre en oeuvre des modèles plus efficaces pour le contrôle des systèmes dans des conditions d'opération réelles. Toutefois, ceci n'est pas possible actuellement en l'absence de données expérimentales à haut nombre de Reynolds dans un environnement turbulent contrôlé, c'est-à-dire pour lequel il est possible de mesurer la dynamique des structures tri-dimensionnelles de l'écoulement et la réponse en pression pariétale.Cette proposition commune SNF-ANR a pour objet de relever les trois défis de recherche suivants: - Evaluer l'influence des différentes échelles turbulentes sur les fluctuations de charge et la séparation de l'écoulement sur une aile aux grands nombres de Reynolds - Mettre au point et évaluer des modèles d'ordre faible s'appuyant sur la physique pour estimer le champ aérodynamique turbulent et quantifier l'incertitude de cette estimation à partir d'un nombre minimal de capteurs - Intégrer le modèle le plus adapté dans un système de mesures robustes permettant le calcul rapide et embarqué des fluctuations de charges Pour faire face à ces défis, nous avons formé un consortium interdisciplinaire comprenant des chercheurs en dynamique des fluides (OST-IET, CSTB, EM2C), en dynamique des structures et modélisation informée par les données (ETHZ-CSMM), et en électronique et systèmes embarqués (ETHZ-PBL). Le consortium utilisera une pale d'éolienne à échelle réelle déjà construite et installée au CSTB dans la soufflerie Jules Verne, unique en Europe, où il est possible de contrôler les échelles spatiales et temporelles de l'écoulement turbulent incident. Le projet comprend trois lots. Dans le premier lot, les caractéristiques spatio-temporelles de l'écoulement instationnaires seront analysées à partir des mesures de pression pariétales et de mesures de vitesse résolues en temps acquises dans la soufflerie du CSTB. L'objectif sera de déterminer les échelles turbulentes influençant le plus les charges aérodynamiques instationnaires mesurées sur la pale. Le deuxième lot consistera à construire des modèles d'ordre faible permettant d'évaluer la structure de l'écoulement instationnaire et les fluctuations de charge correspondantes en estimant l'écoulement instationnaire incident à l'aide d'un nombre minimal de capteurs. Notre approche fortement interdisciplinaire conduira à des résultats originaux et une méthodologie innovante fusionnant modèles physiques, techniques d'apprentissage automatique et traitement du signal embarqué. Le dernier lot sera consacré à la mise en oeuvre du modèle d'ordre faible sur des processeurs reconfigurables et soumis à des contraintes opérationnelles. Le système de capteurs sera conçu comme une plateforme de recherche ouverte et sera évalué d'abord dans la soufflerie du CSTB, puis pour une pale d'éolienne sur site. Ce projet fournira à la communauté scientifique des bases de données expérimentales essentielles et uniques, des modèles prédictifs innovants et une plateforme de recherche ouverte et interdisciplinaire.

Le paludisme (MAL) et la schistosomiase (SCH) sont des maladies infectieuses d'importance mondiale. Aucun vaccin n'est disponible et de nouveaux chémotypes sont nécessaires pour le développement de médicaments destinés à lutter contre ces deux maladies. Pour MAL, causé par les parasites Plasmodium spp. et transmis par les moustiques Anopheles spp., le problème est la propagation de la résistance aux médicaments actuellement disponibles, y compris ceux à base d'artémisinine. La SCH génitale, causée par Schistosoma spp, est l'une des affections gynécologiques les plus courantes chez les femmes vivant dans la pauvreté en Afrique et s'est révélée être l'un des plus importants cofacteurs de l'épidémie de SIDA en Afrique. Pour la SCH, un seul médicament, le praziquantel, est disponible, mais l’apparition de résistances compromet son efficacité. Pour pallier ces lacunes, nous avons mis en place un consortium académique franco-suisse, ROSaction, dont les compétences sont complémentaires: chimie, parasitologie et génétique de la levure. L'objectif est de développer des candidats précliniques dans la série des 3-benzylménadiones (bMD) : plasmodione (contre MAL) et schistodiones (contre SCH). Selon leur fonctionnalisation, les bMD substituées présentent des activités antiparasitaires spécifiques et puissantes sur les Plasmodium spp. ou les vers Schistosoma mansoni, à la fois in vitro et in vivo, sans signe évident de toxicité chez la souris et dans les globules rouges déficients en G6PD. L'objectif de cette application est d'optimiser les bMD découvertes pour chaque maladie, d'améliorer leurs propriétés pharmacocinétiques, de valider les propriétés antiparasitaires respectives des composés optimisés, et d'identifier les stades parasitaires sensibles et leurs modes d'action et de résistance. Les études de mode d'action menées par les équipes françaises avec P. falciparum et Saccharomyces cerevisiae ont indiqué que les dérivés bMD sont des substrats des NADH-déshydrogénases mitochondriales, et que la réduction des dérivés bMD initie une cascade de cycles redox qui entraîne la production d'espèces réactives de l'oxygène (ROS). Les candidats suisses du projet ont développé divers modèles in vitro et in vivo pour Plasmodium et S. mansoni, et acquis une solide expertise dans le domaine des tests d'efficacité de nouveaux agents antiparasitaires. Le programme de recherche proposé est divisé en trois modules de travail (WP). Dans le WP1, nous synthétiserons de nouveaux analogues bMD de la plasmodione et des schistodiones pour améliorer leur activité antiparasitaire, leur sélectivité et leur pharmacocinétique, ainsi qu'une deuxième génération de sondes ABPP pour l’étude de l’interactome des bMD. Dans le WP2, les propriétés antiparasitaires et le profil de sélectivité des molécules synthétisées dans le WP1 seront évalués en utilisant Plasmodium et S. mansoni. Les résultats guideront l'optimisation des composés (WP1) et permettront des études mécanistiques (WP3). Dans le WP3, nous étudierons le mode d'action de la plasmodione antipaludique et rechercherons les protéines-cibles et les mécanismes de résistance possibles. En utilisant des approches à haut débit dans le modèle de la levure, nous identifierons de nouvelles cibles en étendant nos cribles pour des mutants de levure résistants ou hypersensibles à la plasmodione. En parallèle, des sondes ABPP (WP1) nous permettront de capturer et d'identifier les protéines cibles de la plasmodione chez P. falciparum. Les protéines-cibles candidates et les mutations de résistance identifiées chez des parasites adaptés aux bMDs seront validées dans le parasite par des constructions génétiques. Enfin, nous étudierons le mode d'action des schistodiones grâce au modèle levure et sur la base des connaissances acquises chez Plasmodium. Nous visons à fournir une compréhension moléculaire de la façon dont les bMDs tuent les parasites et de leur sélectivité.

Le projet SOLARIA pour « SOurces LAser & Rayonnement pour la fabrication Industrielle Additive » s’articule sur deux volets relatifs aux deux principales sources d’énergie couramment utilisées pour la fabrication additive : (i) le laser continu (CW) à fibre incluant la chaine optique afférente pour focaliser l’énergie et permettre la fabrication additive métal sur lit de poudre (L-PBF : Laser – Powder Bed Fusion) et (ii) le faisceau d’électrons de fort courant pour l’impression 3D par dépôt de matière sous énergie concentrée (DED : Directed Energy Deposition). Le cœur de ce projet est la maîtrise du dépôt d’énergie localisé sur le métal, qui doit permettre, à l’aide d’une commande active et des diagnostics adéquats, de contrôler en temps réel l’état de la matière pendant la fabrication des pièces. L’objectif final de SOLARIA est l’amélioration de la productivité industrielle en impression 3D métal en ajustant judicieusement les sources d’énergie.

Le projet CHLOR2NOU vise à développer de nouveaux outils de surveillance pour la chlordecone (CLD) et ses produits de transformation (PTs), à fournir de nouvelles connaissances sur le devenir et les risques des PTs de la CLD, et à explorer des approches alternatives plu réalistes pour la remédiation de la pollution. Le postulat de la non-dégradabilité de la CLD communément admis pendant plusieurs décennies a eu un fort impact négatif sur la gestion de la pollution en excluant la possibilité de dégrader la CLD. La représentation de la CLD dans la société et dans la communauté scientifique est donc primordiale. Le projet CHLOR2NOU est divisé en sept Work Packages qui rassemblent des scientifiques de différents horizons : le WP1 avec la synthèse des PTs de la , des appâts-CLD et des cages macromoléculaires fluorescentes ; le WP2 qui s'intéresse à des méthodes analytiques innovantes : (i) méthode de routine pour la détection des PTs de la CLD dans les matrices environnementales et alimentaires, (ii) test immunologique utilisant un anticorps sélectif de la CLD, (iii) un protocole de détection semi-haut débit basé sur la reconnaissance de la CLD par une cage macromoléculaire fluorescente ; le WP3 dédié aux études toxicologiques et écotoxicologiques afin de définir le profil de toxicité des PTs de la CLD ; le WP4 avec plusieurs campagnes analytiques pour obtenir une première vue de l'exposition possible aux PTs de la CLD ; le WP5 qui vise à étudier le devenir des PTs de la CLD, en particulier dans les sols des Antilles , tout en définissant des indicateurs de dégradation ; le WP6 qui se concentre sur l'étude de conditions agronomiques et environnementales réalistes capables de favoriser la dégradation de la CLD ; le dernier WP centré sur la représentation de la CLD dans la société antillaise au sens large. Une méthode de co-construction sera utilisée pour aider la population et les parties prenantes à mieux assimiler les résultats scientifiques.

L’étude des propriétés du boson de Higgs (H) est une étape fondamentale pour comprendre le mécanisme de brisure de la symétrie électrofaible et vérifier si le mécanisme de Brout-Englert-Higgs (BEH) est réalisé dans la Nature. La production de paires de bosons de Higgs (HH) par la fusion de bosons vecteurs (vector boson fusion ou VBF) donne accès à certaines propriétés fondamentales du boson de Higgs. Ce mécanisme implique à la fois les intéractions HHH, VHH et VVHH (avec V=W,Z). Il est caractérisé par une interférence négative entre les amplitudes associées à VVH et VVHH avec des bosons vecteurs polarisés longitudinalement, ce qui est une conséquence directe de la structure de doublet du champ de Higgs. La présence de nouvelle physique pourrait modifier cette interférence et se manifester par une augmentation allant jusqu’à deux ordres de grandeur de la section efficace totale et une altération de la distribution en masse invariante de la paire HH (mHH) pour des valeurs au-delà de 1 TeV. Des premières études de VBF HH ont été effectuées avec les données du Run 2 au LHC, mais elles ont été limitées à l’étude de couplages VVHH anormaux. L’échantillon de données du Run 2 et Run 3 de ATLAS, correspondant à 400 fb-1 environ, permettra une contrainte des propriété du boson de Higgs en VBF HH avec une sensibilité sans précédent. Le projet porte sur l’étude de VBF HH dans les canaux à haute section efficace bbbb et bbtautau, avec le but de contraindre séparément les composantes de diffusion longitudinale et transverse. Cette propriété n’à jamais été étudiée jusqu’à présent au LHC et permettra l’exploitation totale de l’information accessible avec ce mode de production. La polarisation des bosons vecteurs est accessible à travers des propriétés cinématiques des événements et en particulier avec mHH. Le canal bbtautau sera étudié dans les régimes à basse et haute mHH, tandis que l’étude dans le canal bbbb se focalisera sur le régime à haute mHH où la sensibilité est maximale. Le projet porte sur le développement d'analyses dédiées pour ces topologies, incluant l’étude de méthodes pour modéliser avec précision et rejeter efficacement les bruits de fond. Le projet inclura le développement de méthodes dédiées pour l’identification des désintégrations en bb et tautau de bosons de Higgs à grande impulsion transverse, dont les produits de désintégration sont spatialement très proches. Nous étudierons l’amélioration des méthodes existantes pour l'identification de H->bb et développerons des techniques pour l’identification de H->tautau, où les méthodes actuellement existantes dans ATLAS n’ont pas le niveau de performance nécessaire pour effectuer les analyses proposées. Pour achever ces résultats nous explorerons l’utilisation de réseaux de neurones graphiques, qui ont déjà été appliqués avec succès à des problèmes similaires d’identification, en combinant l’information des constituants des jets. Après le développement des algorithmes nous mettrons en place leur caractérisation, validation et étalonnage avec les données de ATLAS Run 2 et Run 3. Les résultats seront développés de manière cohérente entre les trois analyses, depuis la modélisation du signal jusqu’à l'interprétation finale des résultats. En plus des résultats en termes de couplages anormaux, le projet explorera pour la première fois dans ces canaux l'interprétation en termes de théories effective des champs (effective field theory). Le projet est présenté par un consortium de trois laboratoires français: IJCLab, CPPM et LPNHE. Les participants ont une très grande expertise sur les sujets de recherche proposés et le travail conjoint permettra d’accomplir les objectifs scientifiques. Le support financier soutiendra l’embauche et les charges de fonctionnement pour trois contrats de post-doctorat de deux années chacun, un pour chaque laboratoire. Les résultats seront publiés dans des revues scientifiques à comité de lecture et présentés à des conférences internationales.

(Résumé ERC traduit): Le but de ce projet est d'étudier les métriques aléatoires fractales planaires. Deux modèles canoniques de surface aléatoire continue ont été intrduits au cours de la dernière décénnie: la sphère Brownienne obtenue comme limite d'échelles de triangulations planaires aléatoires et la métrique associée à la gravité quantitque de Liouville obtenue formellement par l'exponentiel du champ libre gaussien sur la sphère. Nos objectifs sont d'étendre notre compréhension des métriques aléatoires planaires en l'étendant du cas brownien au cas stable (quand la métrique à des "trous" ou des "hubs"), au cas Causal (quand une direction "temporelle" est privilégiée) et d'étudier d'autres modèles comme les métriques aléatoires d'Aldous--Kendall. Nous voulons également tisser des liens avec la théorie des surfaces hyperboliques aléatoires (modèle de Brooks-Makover, ou mesure de Weil-Peterson) qui ont été très étudiés récemment. Nous pensons que les techniques développées dans le contexte des cartes aléatoires peuvent amener à des résultats profonds. En particulier, l'utilisation systématique des propriétés Markoviennes, l'encodage des surfaces à l'aide d'arbres aléatoires et l'étude fini des propriétés de coalescence des géodésiques. Ce projet amènera à des collaborations fructueuses entre probabilistes, combinatoristes et physiciens théoriciens.

L'auto-assemblage est la clé des cellules vivantes, où il rassemble des éléments bien ajustés en structures biologiques fonctionnelles. Dans des cas pathologiques plus rares, des protéines mal ajustées s'agrègent également et forment des fibres impliquées dans la maladie d'Alzheimer et d'autres maladies. Si l'auto-assemblage fonctionnel est largement étudié, les principes physiques qui régissent l'auto-assemblage mal ajusté restent largement inconnus. Notre compréhension actuelle de l'auto-assemblage tourne autour d'exemples impliquant des particules simples et relativement symétriques. Nous considérons ici la limite opposée des particules très complexes et mal ajustées, dont l'agrégation génère une frustration géométrique. Pour échapper à cette frustration, nos premiers résultats théoriques suggèrent qu'elles ont tendance à former des agrégats fibreux. Selon ce principe putatif de "réduction dimensionnelle", les collections de particules complexes se comportent génériquement différemment des collections de particules simples. En effet, alors que l'augmentation des interactions attractives dans ces dernières induit typiquement une transition d'une phase diluée (semblable à un gaz) à une phase dense (liquide ou solide), nous proposons que les premières présentent génériquement un régime supplémentaire, intermédiaire, où se forment des fibres (ou des plans). Nous étudierons les effets de la frustration géométrique sur l'auto-assemblage et établirons dans quelle mesure la réduction dimensionnelle est réellement universelle. Nous développerons ainsi de nouvelles méthodes théoriques pour aborder les particules complexes dans les domaines de l'élasticité et de la mécanique statistique, et nous sonderons expérimentalement l'auto-assemblage colloïdal et protéique à l'aide de l'impression 3D haute résolution et de la diffusion des rayons X. Nos travaux révéleront de nouveaux principes d'organisation de la matière, peut-être aussi largement applicables que le concept même de cristallisation. Au-delà d'une meilleure compréhension de la biologie et des maladies, ces principes pourraient fournir des lignes directrices pour l'ingénierie des objets à l'échelle nanométrique et microscopique et conduire à une meilleure maîtrise des processus impliqués dans la fabrication des médicaments et la cristallographie des protéines.

La courbure négative dans les groupes d'Artin, les groupes modulaires de surfaces et les groupes d'automorphismes extérieurs de groupes libres, a été un objet d'étude majeur en géométrie des groupes. Je propose de confronter ce point de vue avec des développements récents en théorie mesurée des groupes et algèbres d'opérateurs. L'attention porte sur des résultats de structure et rigidité en équivalence mesurée, et pour les algèbres de von Neumann associées à ces groupes et leurs actions ergodiques. Un premier but est de poursuivre la classification des groupes d'Artin à angles droits à équivalence mesurée près, décrire la classe des groupes mesurablement équivalents à un tel groupe donné, et attaquer la question de leur rigidité en équivalence mesurée intégrable. Au-delà du cas à angles droits, je chercherai à établir des théorèmes de superrigidité, en équivalence mesurée et en quasi-isométrie, pour de nombreux groupes d'Artin (de type hyperbolique, de type FC); ceci nécessitera de décrire les réseaux dans le groupe des automorphismes de leur complexe de Cayley. Un deuxième objectif est de montrer la proximalité propre de Out(Fn) au sens de Boutonnet, Ioana et Peterson, ce qui donnerait des résultats de rigidité forte pour les algèbres de von Neumann associées à ses actions compactes. Ceci nécessitera de développer un analogue de la théorie de Masur-Minsky pour les groupes modulaires. Ces nouveaux outils aideront par ailleurs à attaquer certaines des questions les plus ambitieuses concernant Out(Fn), comme la conjecture de Farrell-Jones. Le plus grand défi sera d'explorer l'algèbre de von Neumann L(G), lorsque G est un groupe d'Artin, un groupe modulaire, ou Out(Fn). Je commencerai par la classification des algèbres L(G), lorsque G est un groupe d'Artin à angles droits à groupe d'automorphismes extérieurs fini. Enfin, je tâcherai de démontrer des propriétés structurelles de L(G), comme sa primalité, et, à long terme, sa superrigidité.

La gestion et la conservation des écosystèmes forestiers en Europe et dans le monde constituent un élément indispensable des stratégies d'adaptation et d'atténuation du changement climatique. Des informations précises et actualisées sur la santé et le bilan carbone des forêts sont donc essentielles pour évaluer l'état actuel des forêts, déclencher des contre-mesures appropriées contre la disparition des forêts et élaborer de meilleures stratégies de gestion. Les progrès de l'Observation de la Terre et de l'intelligence artificielle ont ouvert la voie à l'automatisation de la surveillance des forêts à l'aide de séries chronologiques de données satellitaires, y compris des mesures optiques, radar et LiDAR. Cependant, les cartes forestières produites par les approches actuelles sont encore souvent limitées à des résolutions grossières et/ou à des zones spatiales relativement petites. Pour surmonter ces limites, le projet AI4Forest réunit des experts en intelligence artificielle, en mathématiques appliquées, en informatique, en télédétection spatiale et en changement climatique. AI4Forest s'efforce de mettre au point des méthodes d'IA novatrices pour la surveillance des forêts, ainsi que des méthodes d'IA évolutives permettant de traiter efficacement et à faible coût de grandes quantités de données. Les techniques qui en résulteront faciliteront la génération de cartes de variables clés des forêts mondiales détaillées à très haute résolution spatiale et temporelle pour l'ensemble du continent européen et du monde entier, y compris l'identification des espèces d'arbres, de la mortalité, et des pertes et gains de carbone jusqu'au niveau des arbres individuels.

Dans ce projet, nous étudions de nouvelles méthodologies d'apprentissage automatique pour améliorer les modèles de turbulence pour les applications aéronautiques. En aérodynamique, les modèles actuellement utilisés dans l'industrie sont basés sur des approximations fortes et sont calibrés sur des configurations très simples. Ces modèles présentent de fortes déficiences lorsque ceux-ci sont appliqués sur des écoulements industriels plus complexes. Les techniques d'apprentissage automatique peuvent tirer parti de la richesse des données numériques haute-fidélité et expérimentales (incomplètes) disponibles pour améliorer ces modèles. ONERA / DLR / SAFRAN TECH / ROLLS-ROYCE ont l'intention d'explorer et d’améliorer la méthodologie dite assimilation de données (AD)-apprentissage automatique (ML) introduite récemment par Duraisamy. L'objectif est d'explorer des modèles de turbulence plus sophistiqués, de nouvelles techniques basées sur l'IA pour la régularisation de l'étape AD dans le cas de données de référence incomplètes, des outils pour la sélection des données d'entrée des réseaux ainsi que des nouvelles stratégies d'apprentissage. Ces nouvelles méthodologies seront intégrées dans des plateformes numériques permettant aux codes CFD de tirer parti des techniques basées sur les données. Enfin, les capacités de tels outils seront évaluées sur des configurations industrielles: un avion en configuration hypersustentée et un étage de compression de turbomachine.

Le Laboratoire Commun vise à étoffer, asseoir et pérenniser le leadership mondial naissant en Région Ile de France sur la filière innovante et ambitieuse de Microsystèmes (MEMS) à base de titane massif. Cette filière technologique est née de contraintes irrésolues mais lourdement limitantes dans la conception et le développement de dispositifs médicaux implantables actifs (DMIA) tels que des stimulateurs cardiaques, neurostimulateurs, pompes implantables, implants cochléaires et rétiniens reposant tous sur une coque en titane biocompatible et étanche, mais encombrante et non Page 2 sur 18 Acronyme du projet : FESTIN fonctionnalisée. Les MEMS à base de titane, reportés sur cette coque, vont permettre d’y apporter de l’intelligence et de faire sauter plusieurs couches de connectique et de packaging, ouvrant ainsi la voie à de nouvelles générations de DMIA beaucoup moins invasifs et plus industrialisables. D’une part, le Laboratoire Commun a vocation à continuer d’adresser le transfert des technologies MEMS sur substrats silicium vers des substrats titane en mettant à disposition une boîte à outils technologiques complète et comparable à celle de l’état de l’art dans les MEMS silicium. Les procédés (dépôts de couches minces métalliques comme organiques, photolithographie, gravures, ...) reposent sur des procédés physico-chimiques complètement dépendant de la nature du substrat (matériau, rugosité et propriétés surfaciques liées à son élaboration) qui sont autant de verrous scientifiques et technologiques à lever. Le Laboratoire Commun se concentrera au départ sur la maîtrise de certains dépôts novateurs diélectriques épais tout en restant à terme constamment ouvert au développement de nouvelles briques technologiques requises par les nouveaux concepts de MEMS en titane envisagés. D’autre part, le Laboratoire Commun permettra à l’échelle de 1-4 ans d’amener à complète maturité des concepts déjà étudiés par les partenaires (traversées implantables monolithiques, capteur de pression implantable) en mettant en oeuvre des moyens de tests (bancs de fatigue spécifiques et étude accélérée du vieillissement des structures) et de caractérisation (analyses de morphologie et de surface) aussi sophistiqués que le niveau d’exigences de ce domaine l’exige, notamment en termes de fiabilité et de biocompatibilité très long terme (durée de vie et implantabilité pouvant aller jusqu’à 20 ans). Ces premières familles de composants ont un débouché immédiatement reconnu et attendu par les fabricants de DMIA (depuis plusieurs décennies en ce qui concerne le capteur de pression implantable long terme). Mais les partenaires visent aussi à modéliser, étudier et élaborer de nouveaux concepts de MEMS en titane encore sous forme de simples idées répondant à un besoin du secteur, permettant de diversifier le portefeuille de composants et d’innovations et de combler une voie assez vierge de propriété intellectuelle en la matière. Il ouvrira aussi la possibilité d’adresser des intérêts émis par d’autres secteurs industriels. Le Laboratoire Commun est ainsi constitué du Centre de Nanosciences et de Nanotechnologies (C2N) de l’Université Paris-Saclay, et de la société MISTIC SAS basée à Issy-les-Moulineaux et fondée en 2016 suite à l’incubation de cette filière depuis le début des années 2010 avec le C2N. Il fait levier sur la symbiose partenariale déjà en place depuis plusieurs années entre ces deux entités, avec une collaboration publique/privée reconnue comme exemplaire où les efforts scientifiques et technologiques du partenaire académique sont guidés puis convertis en efforts d’industrialisation, d’exploitation et de commercialisation de l’entreprise. Le double volet à la fois technologique et conceptuel témoigne de l’objectif de collaboration long terme, avec un savoir-faire inédit et une attraction forte de talents pour un domaine aussi sociétal et pérenne que les technologies médicales.

L’axe intestin-cerveau dans la maladie d’Alzheimer. Une maladie neurodégénérative est un terme générique regroupant un ensemble hétérogène de pathologies affectant diverses populations de neurones du système nerveux central. Ces maladies incurables et invalidantes conduisent progressivement à un état de dépendance des personnes concernées. Parmi elles, la maladie d’Alzheimer est la cause de démence la plus fréquente associée à l’âge (plus de 60 % des cas). Plus de 35 millions de personnes à travers le monde sont atteints de cette maladie aujourd’hui et, selon l’OMS, ce nombre serait amené à doubler tous les 20 ans. La maladie d’Alzheimer se manifeste le plus souvent après l’âge de 65 ans par une perte progressive de la mémoire, l’apparition de troubles cognitifs et de l’orientation spatio-temporelle dues à la mort des cellules nerveuses et peut s’étendre à d’autres troubles de type comportementaux et moteurs. Le LabCom ProPhySICe Lab qui associe le Laboratoire des Interactions entre Micro-organismes Commensaux et Probiotiques avec l’Hôte (ProbiHôte au sein de l’Institut MICALIS (pour Microbiologie de l'Alimentation au Service de la Santé humaine) (UMR 1319 INRAE-AgroParisTech, 78350 Jouy en Josas) et l’entreprise PiLeJe, a pour objectif de développer des solutions nouvelles basées sur des phytonutriments et des probiotiques pour intervenir sur l’axe intestin-cerveau notamment dans le cas des malades d’Alzheimer. Le développement de ces stratégies innovantes permettrait à moyen terme d’améliorer la qualité de vie des patients et de retarder les conséquences santé de la maladie d’Alzheimer et d’autres pathologies neuro-dégénératives. Ces stratégies pourraient dans un proche avenir représenter des outils efficaces de prévention et de traitement complémentaire pour ces pathologies pour lesquelles aucun traitement curatif n’existe à l’heure actuelle. Notre projet vise donc à créer un laboratoire commun entre l’équipe ProbiHôte et la société PiLeJe doté de toutes les expertises et de tous les outils pour pouvoir concevoir, construire et produire de telles stratégies innovantes. Les compétences de ce laboratoire commun (ProPhySICe Lab) permettront le développement de potentiels nouveaux outils de prévention qui pourront être produits sous forme de compléments alimentaires par PiLeJe et testés dans le cadre d’essais cliniques humains.

Le domaine maritime fait face à des défis importants : réduction imposée de l’empreinte énergétique du transport maritime, avènement de nouveaux modes de propulsion (vélique, hydrogène), automatisation et digitalisation, ... Parallèlement, la révolution numérique/digitale des procédures de conception en naval nécessite une grande maitrise de multiples domaines complexes propres aux environnements incertains constitués de la mer, de l’atmosphère, et de leur interface. De nouvelles procédures avancées sont nécessaire pour répondre aux défis d’une industrie maritime plus durable, plus verte et plus robuste. Relever ces défis demande une évolution considérable des pratiques d’ingénierie avec la mise en place de structures dédiées en Science et Ingénierie Computationnelles (CSE) s’appuyant sur des technologies de simulation numérique avancées associant fortement modèles physiques et statistiques. En effet, même si les ressources de calcul augmentent, les limitations des modèles physiques et le coût des approches hautefidélité limitent les simulations à quelques configurations nominales. Or, concentrer l’effort de simulation sur un système nominal peut s’avérer insuffisant si le système réel diffère de celui étudié (du fait de tolérances de fabrication, d'effets intrinsèques aléatoires, d’erreur de modèle, d’environnements mal connus, ...). Dans ces situations, il est crucial de quantifier objectivement les incertitudes des prédictions numériques induites par les erreurs de spécification du système et de son modèle, et de rendre compte toutes ces incertitudes lors des analyses et la prise de décision. Cette caractérisation permet de concevoir des systèmes plus robustes atteignant de meilleurs niveaux de performance en condition réelle. Le projet propose de développer une approche holistique des incertitudes en équipant les prédictions numériques de lois de probabilités. Selon la qualité de la représentation probabiliste, la surcharge computationnelle pour estimer l’incertitude de prédiction peut être très importante. Par exemple, les méthodes d’échantillonnage de Monte-Carlo nécessitent de nombreuses simulations pour simplement estimer la variance des prédictions, avec un coût prohibitif pour s’appliquer directement à des modèles physiques détaillés. Pour pallier ces limitations sans renoncer à une physique précise, il faut recourir à des approches efficaces produisant des prédictions probabilistes avec un coût acceptable. Pour cela, nous envisageons de développer des méthodologies associant étroitement modélisations physiques et statistiques (par ex. multi-fidélité, Monte-Carlo multi-niveaux, modèles de substitution, plan d’expérience numériques). Toutes ces méthodes, en opposition aux méthodes purement statistiques (e.g. Intelligence Artificielle), incorporent des simulations physiques dans le traitement statistique produisant la prédiction ; en retour elles nécessitent une grande interaction avec les praticiens des simulations physiques pour être mises au point. Notre objectif sera de déployer ces approches numériques et proposer des analyses d’incertitudes avancées et des stratégies de prédiction et de design robuste pour les applications maritimes. Ces applications complexes conduiront à développer des recherches en conception robuste multidisciplinaire (approches par sous-systèmes) et multi-objectifs pour couvrir la conception des navires depuis la conception des composants jusqu’à l’optimisation du système. Nous mettrons aussi en place un prototype de jumeau numérique de navire, intégrant modèles et données, afin d'accompagner la digitalisation du monde maritime et préparer les futurs outils des problématiques opérationnelles (optimisation des missions, routes, opérations de maintenance, …).

Les troubles cognitifs et la démence sont les sources d'incapacité et de dépendance liées à l'âge les plus courantes et représentent un énorme fardeau sociétal. Des stratégies préventives et thérapeutiques capables de réduire le risque de ces maladies auraient un impact considérable sur la santé publique. Des perturbations du métabolisme cérébral sont décelées des décennies avant l'apparition des déficits de mémoire, mais on ne sait pas encore comment elles contribuent aux défauts cognitifs. Nos connaissances sur l'interaction entre le métabolisme énergétique et la formation de la mémoire restent si limitées que très peu d'essais cliniques ciblant le métabolisme ont été conçus jusqu'à présent, en particulier dans le contexte de la maladie d’Alzheimer. Notre consortium composé de trois neurobiologistes travaillant avec différents modèles expérimentaux et d'une épidémiologiste, envisage de soumettre un projet à l'appel ERC-Synergy. En déchiffrant les mécanismes « métaboliques » responsables du vieillissement cognitif et des maladies neurodégénératives telles que la maladie d'Alzheimer, l'ambition globale du projet est de faire la lumière sur de nouvelles voies métaboliques en se concentrant sur les interactions neurones-glies. Nous pensons ainsi que la prise en compte de la biologie gliale dans les mécanismes cellulaires de l'apprentissage et de la mémoire représente un changement de paradigme important dans le domaine qui peut fournir de nouvelles pistes de recherche pour aider à résoudre des questions essentielles à la fois dans le cerveau sain et malade. Cibler ces voies métaboliques avec des interventions spécifiques augmenterait considérablement les chances de réussite de la prévention. Cela ouvrira de nouveaux horizons pour le développement de stratégies préventives et thérapeutiques efficaces pour traiter les différentes formes de démence.