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Le rejet constant de polluants dans l’environnement et leurs présences dans la chaine alimentaire constituent une menace pour l’équilibre de nos écosystèmes et pour la santé publique. La gestion de la qualité de l’eau sur le long terme est devenue un nouvel enjeu sociétal. Plus que jamais, l’analyse de l’eau nécessite de développer des technologies innovantes spécifiques et sensibles permettant la détection et la quantification de substances en faible concentration dans des milieux complexes. Par le biais du projet Hydrae, nous proposons de développer une méthode de détection basée sur l'imagerie chimique hyperspectrale enregistrée sur plusieurs motifs nanostructurés d’un même substrat à effet SERS (Surface-Enhanced RAMAN Spectroscopy) mis en contact avec une solution de composition inconnue. Une analyse statistique des données spectrales (chimiométrique) sera alors mise en œuvre afin de détecter, d’identifier et de quantifier les polluants en présence. L’Institut des Molécules et Matériaux du Mans (IMMM, Le Mans Université) a mis au point et breveté récemment une méthode originale de structuration de substrats SERS basée sur de la lithographie douce. L'avantage avéré de cette méthodologie repose sur le contrôle et la reproductibilité des motifs nanostructurés ainsi que la stabilité dans le temps des facteurs d'exaltation optiques des substrats. Dans le projet Hydrae, différentes nanostructures seront élaborées sur les mêmes substrats métalliques. Des tests permettront de déterminer quel matériau (Au, Ag, Al) et quel type d'architecture 3D peuvent assurer à la fois une exaltation efficace et sélective dans le domaine visible [400, 780 nm] du signal RAMAN. Parallèlement, des simulations numériques nous permettront d’estimer et de prévoir la variation du facteur d'exaltation du champ électrique induit localement pour différents types de nanostructure lors de l'excitation optique des plasmons de surface. Ces résultats théoriques seront confrontés aux résultats expérimentaux acquis par des experts du CEA (SPEC, Saclay) en microscopie de photoémission d'électrons (PEEM), une technique unique de cartographie à haute résolution spatiale permettant de révéler la distribution du champ proche optique à l'échelle nanométrique. La combinaison de ces deux approches permettra de sélectionner certaines nanostructures 3D et constituera un support essentiel à la fois pour optimiser nos substrats et pour mieux comprendre les mesures analytiques dans des conditions réelles d'utilisation. Ces substrats seront ensuite utilisés pour valider le concept de détection de molécules modèles et pour analyser quantitativement des mélanges faiblement concentrés en utilisant une imagerie chimique hyperspectrale et une analyse statistique multivariée des données spectrales (chimiométrie). Après validation de la méthode, nos travaux porteront sur la vérification de la détection simultanée de plusieurs polluants (pesticides, polluants émergents) dans des mélanges sur différentes plages de concentration à l'aide d'un seul capteur SERS. Grâce à l'expertise du laboratoire LASIR (Université de Lille), nous développerons une méthodologie de traitement de données spectrales originale afin d’extraire sans a priori les spectres purs et les concentrations relatives de chaque composé chimique présent dans le milieu considéré. Dans le cadre du projet Hydrae, nous sommes convaincus que tous les développements expérimentaux, les simulations et l’analyse statistique multivariée contribueront à faciliter une analyse sur site rapide et bas coût à partir d’un spectromètre Raman portable. En effet, l’intérêt majeur de cette technique est surtout de fournir de manière fiable des informations moléculaires, sans marquage, sur des molécules d’intérêt.

Depuis l'origine de la vie, les organismes doivent faire face aux xénobiotiques produits par d'autres organismes qui les utilisent pour se défendre ou pour maîtriser leurs proies. L'adaptation à ces xénobiotiques implique plusieurs familles d'enzymes de détoxification, des cytochrome P450, des glutathion-S-transférases, des estérases et des transporteurs ABC. Ces enzymes et transporteurs sont exprimés de manière constitutive et inductible. Ils sont particulièrement bien étudiés car ils contribuent au développement de résistances aux pesticides. Tous les animaux disposent d'un système de protection supplémentaire: la gustation, qui implique des cellules chimio-sensorielles exprimant des récepteurs gustatifs. Les cellules sensibles au sucre activent l'alimentation, tandis que les cellules sensibles à l’amer induisent un comportement de rejet. Détecter des xénobiotiques comme amers permet aux animaux d'éviter d'ingérer des toxines potentielles. Les animaux dont le régime alimentaire est spécialisé ont peu de récepteurs gustatifs et de gènes de détoxification, tandis que les animaux avec un régime alimentaire diversifié présentent une expansion des familles de gènes gustatifs et de détoxification. Détoxification et gustation sont-ils indépendants ou coopèrent-ils et comment? Nous postulons que ces deux systèmes interagissent à deux niveaux : (1) les gènes impliqués dans ces deux fonctions devraient co-évoluer et (2) gustation et détoxification pourraient être liés au niveau physiologique, la gustation pouvant servir d’avant-poste et contribuer à activer la détoxification. Nous proposons d’étudier à grande échelle l’amertume et la toxicité de xénobiotiques chez un insecte modèle, Drosophila melanogaster. Cet insecte est anthropique, c'est-à-dire exposé aux xénobiotiques dans l'environnement humain, son génome est bien connu et des outils génétiques sont facilement disponibles pour surexprimer ou restreindre l'expression de gènes liés à la détoxification et à la gustation. Nous proposons de tester plusieurs alcaloïdes (quinine, nicotine, berbérine, caféine), une saponine triterpene (escine) et deux molécules de synthèse (paraquat, dénatonium benzoate). Nous caractériserons leur amertume et leur toxicité sur 200 lignées iso-femelles prélevées sur une population naturelle de mouches et complètement séquencées, le Drosophila Genetic Reference Panel (DGRP). Afin de tester l'amertume, nous utiliserons un test d'alimentation à haut débit pour enregistrer des réductions de consommation chez des mouches adultes. Nous évaluerons également la toxicité de ces composés mélangés au milieu alimentaire en mesurant la survie de mouches adultes (tâche 1). Ces données nous permettront d'analyser la variation phénotypique avec une étude d'association à l'échelle du génome (GWAS) pour identifier les gènes associés aux deux phénotypes. Cela nous permettra de vérifier si certains gènes gustatifs et de détoxification co-varient et d’identifier si des pools de gènes appartenant à des familles différentes sont co-localisés dans le génome (tâche 2). En parallèle, nous développerons des observations physiologiques en utilisant la caféine comme modèle et nous évaluerons si l'activation de neurones gustatifs amers peut induire ou faciliter la détoxication (tâche 3). BITTERTOX représente la première tentative à grande échelle de comprendre comment le système gustatif s'adapte aux xénobiotiques de l'environnement et comment il interagit avec le système de détoxification, au niveau de la population et chez les individus. Ce projet nous donnera des pistes pour améliorer notre utilisation des xénobiotiques anthropiques, tels que les insecticides, afin de limiter leurs effets non intentionnels sur d'autres animaux.

La pollution par les débris plastiques est une thématique très médiatisée et en plein essor. Sur le plan scientifique, elle se focalise sur les microplastiques (MP, taille entre 1 µm et 5 mm) et mobilise un nombre important d’acteurs. La directive-cadre européenne « stratégie pour le milieu marin » cible clairement cette pollution avec la mise en place d’actions de réduction et de suivi des MP dans les milieux. Les travaux sur les MP en milieu continental n’ont débuté que récemment alors que les fleuves sont les principaux pourvoyeurs de MP vers l’océan. Un état de l’art de la contamination des hydrosystèmes continentaux montre que les sédiments constituent un puits pour les MP, mais qu’ils demeurent un compartiment peu étudié et sous-considéré. Dans la grande majorité des études, les sédiments sont échantillonnés sans questionnement des processus hydro-sédimentaires affectant les teneurs en MP et leur archivage à différentes échelles d’espace et de temps. Cet aspect est pourtant crucial pour permettre une évaluation correcte des niveaux de contaminations et la comparaison des flux à différentes échelles de temps et d’espace. L’archivage des MP, qui sont des particules soumises aux mêmes conditions de suspension et dépôt que les sédiments à l’échelle des bassins versants, dépend fortement des propriétés des MP et des processus hydro-sédimentaires en jeu. Dans ce contexte, le projet Sedi-PLAST intitulé « Microplastiques dans les sédiments continentaux et les archives sédimentaires », projet pluridisciplinaire regroupant chimistes, sédimentologues, géochimistes et polyméristes, propose de combiner une approche sédimentologique et géochimique pour l’analyse des MP à l’échelle d’un bassin versant. Sa finalité vise à analyser les MP dans différentes typologies de sédiments afin de comprendre les relations entre les environnements de dépôts sédimentaires (composition minéralogique, texture, etc.) et la teneur, la taille ou la nature chimique des MP retrouvés dans les sédiments. Le couplage et la caractérisation des MP par spectroscopie (µ-IRTF et FPA-IRTF) et par Pyr-GC-MS fournira de nombreuses informations novatrices sur la nature chimique des MP (quantité vs. Nombre de particules, distribution de taille, vieillissement) pour des particules jusqu’à 50 µm. A travers l’étude d’archives sédimentaires pluri-décennales, le projet Sedi-PLAST s’attache d’autre part à la question de l’évolution des MP au cours du temps, en termes de qualité, de quantité et de conservation. Cette approche des MP étudiés dans des archives sédimentaires est particulièrement novatrice et permet 1) d’évaluer les trajectoires temporelles des pollutions plastiques depuis 1950 à l’échelle de bassins versants anthropisés, et 2) la constitution de valeurs de référence qui manquent cruellement aujourd’hui pour comparer les teneurs relevées actuellement en surface par rapport aux phases de pollutions historiques dans les bassins versants, et 3) de comprendre les facteurs historiques influençant les pollutions en MP. Le projet Sedi-PLAST offrira, à notre connaissance, le premier enregistrement de MP dans des archives sédimentaires fluviales, après leur datation avec les radionucléides. Dans le cadre de ce projet, trois systèmes fluviaux seront considérés, i.e. la Seine, la Loire et le Rhône pour lesquels les équipes du consortium possèdent une grande expérience et une connaissance approfondie du fonctionnement et de l’évolution de la dynamique hydro-sédimentaire de ces terrains. La finalité du projet Sedi-PLAST est de coconstruire, en concertation avec les gestionnaires des milieux aquatiques, un nouvel outil méthodologique de surveillance des MP. Les données générées, les recommandations et l’outil développé serviront à court terme au suivi et à l’observation des MP dans les cours d’eau, et à long terme, à l’évaluation des politiques publiques.

Les mycotoxines de la famille des trichothécènes sont des contaminants naturels des céréales. Ce sont les principales mycotoxines contaminant l’alimentation des Européens. Un nombre accru d’Européens hébergent dans leur microbiote intestinal des E. coli produisant une génotoxine, la colibactine, soupçonnée de favoriser le cancer colorectal. Nous avons récemment démontré que la génotoxicité de la colibactine est fortement exacerbée par la présence d’un tricothécène dans l’alimentation. L’objectif de ce projet est d’évaluer comment cette association pourrait contribuer au développement de lésions néoplasiques colorectales. Le projet combine trois équipes de recherche reconnues internationalement pour leur expertise sur les génotoxines bactériennes, les mycotoxines alimentaires, et les effets du microbiote sur la santé. Ce projet appréciera pour la première fois le risque combiné d’un contaminant alimentaire et du microbiote dans le cancer colorectal.

Le transfert horizontal de gènes (HGT) par des plasmides est une force motrice dans l’adaptation bactérienne. Ce transfert peut conduire à l’émergence de souches pathogènes ayant la capacité de produire de nouveaux facteurs de virulence et de coloniser de nouveaux environnements, cette émergence représentant une menace sérieuse pour la santé humaine. Notre objectif est de déterminer dans quelles conditions une souche environnementale pourrait acquérir par HGT la capacité de produire une toxine puissante et de coloniser les aliments, conduisant ainsi à l’émergence d’un nouveau pathogène. Nous proposons d’utiliser comme modèle d’étude les bactéries du groupe Bacillus cereus et le megaplasmide pCER270. Le groupe B. cereus sensu lato comprend des espèces très proches, pathogènes ou d’origine environnementale. Les souches émétiques de B. cereus sensu stricto peuvent induire des intoxications alimentaires sévères. Elles portent un mégaplasmide de 270 kb, le pCER270, qui code pour les enzymes structuraux de la biosynthèse de la toxine émétique. Nos résultats préliminaires montrent que ce plasmide peut induire des changements phénotypiques chez son hôte conduisant à son adaptation à des niches écologiques spécifiques. Par ailleurs nous avons montré qu’il peut être transféré vers différentes espèces du groupe B. cereus, en particulier une souche entomopathogène de Bacillus thuringiensis, une souche psychrotolérante de Bacillus weihenstephanensis, et une souche environnementale non-émétique de B. cereus sensu stricto. Nous faisons donc l’hypothèse que le pCER270, en plus de la biosynthèse de la toxine émétique céréulide, peut conférer à son hôte la capacité de s’adapter à de nouveaux environnements naturels ou liés à l’homme. Une approche multi-Omique sera utilisée pour étudier le rôle adaptatif du pCER270. Un ensemble d’essais phénotypiques permettra de préciser comment la présence du pCER270 change la capacité de la bactérie à s’adapter à de nouveaux environnements, naturels ou liés à l’homme. De plus, les approches omiques seront utilisées pour étudier les interactions chromosome-plasmide et pour fournir des indications sur les mécanismes moléculaires impliqués dans les propriétés adaptatives de pCER270. Ces approches complémentaires permettront d’identifier les voies métaboliques et les réseaux de régulation impliqués dans les nouvelles capacités adaptatives de la bactérie. Le projet intègre aussi une étude sur les possibilités de transfert du pCER270 dans différentes conditions naturelles et liées à l’homme. De plus, l’effet de pCER270 sur le génome de l’hôte sera analysé. Ces études devraient nous permettre d’évaluer le risque de dissémination du pCER270 chez des souches non pathogènes et indiqueront s’il existe des affinités particulières entre le pCER270 et des génomes spécifiques. Le projet apportera de nouveaux éléments sur le rôle des HGT dans l’émergence de nouveaux pathogènes et contribuera au développement de stratégies de prévention en microbiologie alimentaire. Il repose sur les expertises complémentaires des groupes de Monika Ehling-Schulz à Vetmeduni (Université de Vienne, Autriche), leader international sur le pouvoir pathogène des souches émétiques, et de Didier Lereclus à Micalis (INRA, Jouy-en-Josas), internationalement reconnu pour son expertise sur les processus d’adaptation bactérienne.

Les bactéries, y compris l'agent pathogène humain Vibrio cholerae, peuvent entrer dans un état temporaire non proliférant, également appelé dormant, en réponse à divers stress environnementaux. A l'état dormant, l'activité métabolique cellulaire est absente ou réduite à un niveau de maintenance. Les cellules ressuscitent et prolifèrent de nouveau lorsque les conditions de croissance sont rétablies. Pour leur capacité à survivre dans des conditions stressantes imposées par l'hôte ou environnementales, les cellules dormantes ont été associées à la tolérance aux antimicrobiens, aux infections chroniques et à la dispersion dans l'environnement. Dans le projet SurVi, nous étudierons l’état de dormance de V. cholerae sur tous les fronts - physiologie cellulaire, intégrité du génome, remodelage de la morphologie cellulaire de novo - par une approche multidisciplinaire intégrée. Les circuits génétiques, les mécanismes moléculaires, les changements morphologiques et le métabolisme tout au long du programme de dormance de cellules (entrée, maintenance, sortie) seront caractérisés dans les moindres détails. Nous présentons un moyen simple d'induire la formation de cellules dormantes de V. cholerae par simple addition de L-Arabinose au milieu de croissance. Cela permet de déclencher la formation de quantités de cellules non proliférantes dormantes dans un laps de temps court. Outre le L-Arabinose, la dormance sera induite par au moins deux autres moyens, une exposition au froid et un traitement antibiotique ciblant la paroi cellulaire. La comparaison des différents stress permettra d'obtenir une vue globale de l'état de dormance et d'identifier le programme cellulaire de base de la formation et de la résurrection de l'état de dormance. Une meilleure connaissance de la physiologie des cellules dormantes est nécessaire pour mettre au point de nouvelles molécules permettant de traiter des bactéries non-proliférantes et d’éradiquer les réservoirs environnementaux de bactéries dormantes. De plus, nous étudierons le mécanisme d'action du L-Arabinose, en raison de son intérêt potentiel en tant que nouvel agent prophylactique contre le choléra et éventuellement d'autres infections ou maladies bactériennes.

Dans ce projet, nous proposons la mise en place d’un module de mesure de variables d’économie comportemental au sein de la cohorte épidémiologique Constances afin de mesurer les préférences individuelles des patients vis à vis du risque, de l’ambiguïté et du temps. Ces variables psychologiques et les biais qui y sont potentiellement associés sont les éléments de base des modèles normatifs et descriptifs des comportements de santé en économie de la santé et en économie comportementale. Dans le WP1, nous mettrons en place le dispositif sur le plan administratif et logistique et adresserons notre module par internet à un sous-échantillon représentatif de la cohorte Constances lors de deux vagues d’interrogation à un an d’écart. Notre objectif est d’obtenir une mesure répétée des préférences individuelles de 5000 volontaires Constances. Nous apparierons les données du module avec les données pertinentes des questionnaires de suivi constances, des examens de santé d’inclusion et du SNIRAM. Le data manager et le statisticien recrutés spécialement pour ce projet (pour respectivement 24 et 18 mois) prépareront alors les bases de données et statistiques préliminaires et travailleront en support des équipes scientifiques en charge des quatre projets de recherche présentés ci-après. Dans le WP2, nous étudierons l’évolution des préférences individuelles au cours de la vie et notamment les liens causaux et de sélection entre les préférences individuelles et la position socio-économique des patients (WP2.1) et le rôle de l’histoire de santé des patients sur l’évolution des préférences individuelles dans le temps. Dans le WP3, nous examinerons comment les préférences individuelles conjointement avec des indicateurs de position socio-économiques et de sécurité économique déterminent les choix individuels de comportements de santé en terme de prévention primaire (consommation d’alcool, de tabac et de stupéfiants, manque de sommeil et d’activité physique...) et de prévention secondaire (dépistage du cancer du sein et du col de l’utérus en particulier) (WP3.1) et les choix individuels d’exposition à la pollution et de lieu de résidence (WP3.2). Les résultats de ces études éclaireront les pouvoirs publics sur les mécanismes de prise de décision médicale et de santé des individus et les inégalités sociales de santé qui en résultent. En outre, la base de données issue du projet BeHealth sera unique et constituera un bien public pour les chercheurs en économie de la santé, en médecine, en épidémiologie et en santé publique au fait des concepts développés en économie comportementale sur les préférences individuelles et les déviations et biais vis à vis de la rationalité économique.

Le projet ADDITION, projet de 36 mois en recherche collaborative en partenariat PRCE avec 7 partenaires (3 PMEs : Exavision, Syrlinks, ISSM ; 1 EPIC : ONERA (coordinateur); 1 laboratoire : ICP et deux « end user » le CEA/DSSN et la DGGN), répond à des besoins de lutte Anti Drone et de surveillance et s'inscrit dans l'axe 8.8 "Sécurité Globale et CyberSécurité » de l’AAPG ANR 2018. Ce projet ambitionne de développer une solution de détection et d’alerte sans radar ou complémentaire à ceux-ci et de mettre en place les traitements associés pour pister, géolocaliser en 3D, classifier et identifier les menaces « drone » ou toute menace à faible signature radar ou thermique, de jour comme de nuit et en visibilité dégradée. La démarche d’ADDITION consiste à exploiter deux approches complémentaires et combinées, à savoir une approche système et une phase de maturations technologiques. Notre démarche système met en place les synergies d’un réseau de capteurs hétérogènes combinant de l’Electro-Optique (EO) passif haute résolution (visible, IR, SWIR), de l’EO actif (LIDAR 3D COTS, imageur laser 2D haute résolution) et des radiofréquences passives pour assurer les fonctions de détection et de pistage en 3D puis d’identification de multi-drone à des fins de neutralisation. Dans cette approche système, une première originalité est de nous appuyer sur des réseaux de capteurs impliquant des LIDAR 3D. Une seconde originalité est d’y inclure une technique RF améliorée basée sur une méthode dite super résolutive qui indique un cône de localisation de la cible en fournissant les informations d’azimut et d’élévation, en détectant et distinguant jusqu’à trois émetteurs. A côté de solutions originales coté capteur, un challenge majeur de cette approche système réside dans la mise en œuvre complexe d’un tel réseau hétérogène par le choix judicieux d’une architecture de fusion à déployer sans système de veille active et d’asservissement par radar actif. La seconde approche proposée dans ADDITION est plus centrée sur une maturation technologique de solutions pouvant entrer à termes ou dans le projet selon leur maturité dans le réseau. Elle intervient sur deux aspects, à savoir tant sur des briques algorithmiques que sur des nouveaux concepts instrumentaux. Dans ADDITION, on améliorera les traitements et la fusion de données de données 3D pour le tracking multi-cibles ainsi que les traitements d’images spécifiques pour améliorer l’identification à partir de capteurs optiques haute résolution. On rendra plus précis les algorithmes de détection et de discrimination d’émetteurs radio en mobilité afin de déterminer l’angle d’arrivée et l’altitude du drone sur de longues distances. En ce qui concerne les concepts instrumentaux, on évaluera dans deux voies technologiques des solutions LIDAR 3D à comptage de photon pour alerter/détecter en temps réel à des portées d’intérêt (> 2km). A côté de cela, une phase de maturation d’un imageur laser 2D SWIR sur composants COTS sera conduite pour intégrer ce produit dans la chaine complète et offrir une capacité unique d’identification H24 avec des portées kilométriques. ADDTION vise donc à réaliser une démonstration technologique d’une architecture de réseaux de capteurs hétérogènes dans laquelle viendront à court et moyen termes s’inclure des maturations technologiques. De par la présence dans le projet d’utilisateurs finaux partenaires, ADDITION validera le réseau de capteurs hétérogènes et les maturations technologiques à la fois par des essais d’évaluations de performances et des essais à échelle réelle sur des scénarios opérationnels définis en accord avec les utilisateurs. Par ailleurs, une étude du cadre légal sera conduite avec les partenaires afin de le définir, pour déterminer les règles en vigueur en Lutte Anti Drone dans la zone européenne, déterminer l’incidence sur la preuve pénale et s’assurer du respect des droits fondamentaux par ADDITION.

Les algorithmes cryptographiques sont de plus en plus déployés dans diverses applications intégrées sur des périphériques connectés, comme les smartphones et les tablettes. Dans cet environnement, les capacités de l'adversaire peuvent être grandement améliorées et nous sommes amenés à considérer un adversaire qui peut accéder au code binaire, modifier son exécution, manipuler la mémoire et utiliser des outils de rétro-ingénierie existants tels que les débogueurs pour récupérer les secrets cachés. En général, les consommateurs ont une confiance implicite dans le niveau de sécurité des produits et services proposés par les fabricants et les fournisseurs de solutions. Par conséquent, c'est souvent dévastateur en termes de crédibilité technique lorsque les solutions de sécurité sont cassées avec succès et par la suite victimes de clonage ou de contrefaçon incontrôlés. L'objectif du projet SWITECH est de faire de la White-Box Cryptography (WBC) une technologie mature, en fournissant de nouvelles constructions pour les implémentations cryptographiques, en améliorant les attaques connues et en développant de nouvelles, et en créant un démonstrateurs innovant basés sur un cas d'utilisation concret pour démontrer la faisabilité des produits de sécurité implémentés purement de façon logicielle. Il s'agit d'un projet de recherche industrielle qui rassemble des cryptographes théoriques et des experts industriels dont la principale préoccupation est la sécurité de leurs produits de sécurité. Les laboratoires publics partenaires sont l'Université de Versailles et l'Université du Luxembourg. Le partenaire industriel est CryptoExperts. Outre le développement de constructions pour la cryptographie en boîte blanche sécurisées, la définition de modèles de sécurité, l'exploration de nouvelles attaques et le développement de nouveaux outils d'attaque, le projet SWITECH a pour objectif de définir un cas d'utilisation concret et de construire un démonstrateur concret pour démontrer la faisabilité des produits de sécurité en logiciel pur. Sur la base de ce cas d'utilisation, nous construirons une application mobile Android qui utilise la cryptographie en boîte blanche pour sécuriser le stockage et la dépense de pièces de cryptomonnaie. Cela nécessitera une implémentation dynamique de boîte blanche ECDSA qui peut gérer des transactions à partir de jetons.

Ce projet vise à créer, analyser et implémenter des algorithmes numériques optimaux pour deux classes d'équations aux dérivées partielles stochastiques: des équations semi-linéaires paraboliques comme celles d'Allen-Cahn, Cahn-Hilliard, Burgers, Navier-Stokes et FitzHugh-Nagumo, et des équations hyperboliques de lois de conservation scalaires comme les équations de Burgers sans viscosité. Ces équations sont perturbées par un terme de bruit, formellement représenté par la dérivée temporelle d'un processus de Wiener, lui-même défini comme une série de mouvements Browniens développée sur une base hilbertienne. Jusqu'à présent, et dans la plupart des applications, seuls des bruits de faibles dimensions, ou des bruits blancs en temps mais qui ne dépendent pas de l'espace, ont été considérés. Les principales difficultés théoriques et numériques proviennent du caractère infini dimensionnel et aléatoire des objets manipulés en tant qu'équations d'évolution stochastiques dans un espace de dimension infinie. C'est un sujet récent, très actif et aux nombreuses questions ouvertes, comparé au cas fini-dimensionnel où les ordres forts et faibles sont bien compris. A contrario pour un bruit en dimension infinie l'analyse et la simulation restent des challenges ouverts et attractifs, puisque les bruits infini-dimensionnels entrainent de faibles régularités en espace et en temps pour les solutions, ce qui conduit à des ordres de convergence numérique réduits par rapport aux cas déterministes et/ou fini-dimensionnels. Basé sur les récentes avancées théoriques dans l'analyse des EDP stochastiques et l'efficacité de certaines méthodes d’échantillonnage en dimension finie, notre objectif est d'aller au-delà de l'état de l'art dans les directions suivantes: étendre les résultats concernant les ordres faibles de convergence pour les équations semi-linéaires paraboliques stochastiques lorsque les coefficients ne sont pas globalement Lipschitz, démontrer les estimations d'erreur et les ordres de convergence pour les méthodes en volumes finis appliquées aux lois de conservation scalaires stochastiques, et concevoir des techniques efficaces de réduction de variance telles que les méthodes de Monte Carlo multi-niveaux, ou dans le contexte d'échantillonnage d’événements rares. Des résultats encourageants ont été obtenus concernant les ordres forts et faibles pour un bruit de grande dimension, ouvrant ainsi la voie à la conception de schémas d'ordre supérieur. Parallèlement à l'analyse mathématique, il est essentiel de valider les schémas d'approximations et l'analyse théorique d'erreur par des expériences numériques approfondies. La combinaison de méthodes de Monte-Carlo avancées et d'algorithmes numériques pour les EDP est une procédure non triviale dans la pratique, qui est souvent ignorée dans la littérature. Ce projet vise à examiner les aspects numériques de nouveaux schémas pour les EDP stochastiques et à créer un code adapté au traitement conjoint des estimations de type Monte-Carlo et de la structure d'approximation des équations aux dérivées partielles considérées. Des logiciels et des bibliothèques informatiques ont été développés pour la résolution des équations aux dérivées partielles, mais il semble que pour les EDP stochastiques, aucun outil de ce type ne soit disponible. Nous nous fixons comme objectif de mettre au point un tel outil pour les simulations numériques. En conclusion, le projet vise à contribuer à l'amélioration des techniques théoriques et numériques pour la simulation des EDP stochastiques par des avancées majeures dans l’analyse des propriétés propres au modèle (régularité des solutions, comportement en temps long, etc.) et le développement de simulations numériques efficaces (techniques d'implémentation, calibration de paramètres, réduction des erreurs statistiques). Ces résultats précurseurs dans le domaine pourront naturellement se propager dans diverses applications en mathématiques et dans l’industrie.

Dans son exposé à l'ICM de 1994, Maxim Kontsevich a énoncé sa Conjecture sur la Symétrie Miroir Homologique. Cette conjecture relie deux catégories, l'une provenant de la géométrie symplectique (la catégorie de Fukaya) et l'autre provenant de la géométrie algébrique (la catégorie des faisceaux cohérents), au moyen d'une équivalence entre leurs catégories dérivées. Cette conjecture est, à ce jour, ouverte dans la majorité des cas. Récemment, des liens forts unissant la symétrie miroir homologique et la théorie des représentations de certaines algèbres (dites « aimables ») ont été mis au jour. Ces liens ouvrent la voie à de nouvelles stratégies pour résoudre certains problèmes anciens dans les deux domaines, en permettant l'application de méthodes bien connues de théorie des représentation à l'étude des catégories de Fukaya (par exemple, pour la recherche de bons générateurs pour la catégorie), et celle d'outils géométriques à l'étude de propriétés homologiques des algèbres associatives (par exemple, pour la recherche d'invariants dérivés numériques). En plus de leurs liens avec la symétrie miroir homologique, les algèbres aimables jouissent d'une proximité avec le monde de la combinatoire et de la géométrie polyédrale. Les propriétés homologiques et en théorie des représentations de ces algèbres mènent naturellement à l'étude d'objets combinatoires, tels des mots sur des graphes, et géométriques, tels des polyèdres et des éventails. Ces objecs sont intimement liés à ceux apparaissant dans la théorie, très active, des algèbres amassées (en anglais « cluster algebras »). Ce projet a pour but d'exploiter les interactions entre la symétrie miroir homologique, la théorie des représentations des carquois, les modèles combinatoires et la géométrie polyédrale, mise au jour en partie grâce à la théorie des algèbres amassées. Les vastes connaissances acquises sur les algèbres amassées lors des vingt dernières années ouvrent la voie à de nouvelles directions de recherche dans chacun de ces sujets. Pour satisfaire à ses objectifs, ce projet réunira des experts de premier plan agissant dans la grande variété des domaines impliqués. Plus spécifiquement, les objectifs de ce projet sont les suivants : - Comprendre la catégorie de Fukaya de certaines surfaces en utilisant la théorie des représentations des algèbres associatives. Utiliser ces outils pour, entre autres, obtenir des invariants dérivés d'algèbres, étudier la catégorie de Fukaya d'une surface dans le cas non homologiquement lisse, et obtenir des représentations catégoriques de groupes de tresses. - Repousser les limites des connaissances en théorie des représentations des algèbres aimables et des algèbres associatives en général. En particulier, développer la théorie du tau-basculement pour les algèbres aimables de dimension infinie et pour des classes plus générales d'algèbres de dimension infinie, et décrire leurs catégories dérivées au moyen de modèles combinatoires. - Décrire et étudier les objets combinatoires liés aux algèbres aimables et aux algèbres amassées. En particulier, étudier leurs « type cone », diagrammes de dispersion, complexes d'amas et éventail de g-vecteurs, et construire des réalisations polyédrales en types finis et infinis.

GeoMod est un Projet de Recherche Collaborative international entre la France et l’ Allemagne, en Théorie des Modèles. La théorie des modèles contemporaine étudie les propriétés abstraites de structures mathématiques du point de vue de la logique du premier ordre. Elle tente d’isoler les propriétés combinatoires des ensembles définissables, comme l’existence de certaines configurations ou de fonctions de rang, et d’utiliser ces propriétés pour en déduire des conséquences structurales. Celles-ci peuvent être de nature algébrique ou géométrique et peuvent être appliquées à des contextes spécifiques, telles que la géométrie de Berkovich, la géométrie algébrique, l’algèbre différentielle ou aux différences, la combinatoire additive ou la géométrie de Erdos. Un exemple typique de configuration combinatoire qui a des conséquences algébrique est donné par le théorème de la configuration de groupe. Il assure qu’un certain type de combinaison de lignes et de points satisfaisant des propriétés dimensionnelles sont nécessairement induites par la présence d’un groupe et que, de plus, les structures possibles pour un tel groupes sont réduites. Ce résultat, qui est en fait une vaste généralisation du résultat classique de coordinatisation des géométries projectives, a été finalisé sous sa forme définitive, dans le cadre des théories stables, par Hrushovski dans sa thèse en 1986. Depuis, il est devenu l’un des outils les plus puissants en stabilité géométrique et a été utilisé aussi bien pour résoudre des problèmes ouverts en théorie de la classification que dans la preuve du théorème de trichotomie pour les géométries de Zariski. Il a ainsi eu un rôle décisif dans les démonstrations modèle-théoriques des conjectures de Mordell-Lang pour les corps de fonctions et de Manin-Mumford pour les corps de nombres. Depuis quelques années, le théorème de la configuration de groupe et ses avatars ont joué un rôle central dans les applications à la combinatoire, par exemple dans les travaux de Hrushovski sur les groupes approximatifs, ou encore plus récemment dans les travaux de Bays et Breuillard qui étendent le théorème classique d’Elekes-Szabó. La théorie des modèles des corps valués est un autre exemple de la convergence de la théorie « pure » de la stabilité et de la théorie des modèles appliquée à l’algèbre. Déjà en 1959, Abraham Robinson avait identifié la théorie des corps algébriquement clos valués comme le modèle compagnon de la théorie des corps valués. Pendant presque tout un demi-siècle, l’étude des corps valués est resté dans le champ de la théorie des modèles « appliquée ». Mais afin de décrire les quotients des ensembles définissables par des relations d’équivalence définissables dans les corps valués (les « imaginaires ») Haskell, Hrushovski et Macpherson ont été amenés à développer la théorie de la domination stable, et les deux points de vue pur et appliqué se sont rejoints. La connexion profonde entre des deux approches de la théorie des modèles des corps valués est manifeste aussi dans les travaux de Hrushovski-Loeser en géométrie non archimédienne, quand ils remplacent les espaces de Berkovich par les espaces de types stablement dominés. Notre projet est structuré autour de ces trois thèmes : Tout d’abord renforcer les interactions encore fort récentes entre la théorie des modèles et la combinatoire. Ensuite, développer la théorie des modèles des corps valués, un sujet traditionnellement très présent en France et en Allemagne, mais en utilisant les outils les plus récents de la stabilité (ou néostabilité) géométrique .Enfin, étudier et développer, avec un point de vue plus abstrait, les configurations géométriques et combinatoires qui sont les outils fondamentaux utilisés dans les deux précédents sujets.

Le projet RefWar s’intéresse à la protection en France des « réfugiés de guerre », c’est-à-dire de celles et ceux qui sont contraints à l’exil en raison d’un conflit armé dans leur pays de nationalité ou de résidence. Il entend éclairer une dimension majeure des migrations contraintes contemporaines en évaluant les instruments juridiques applicables (enquêtes de terrain), en proposant une analyse continue de l’accueil et de la protection des réfugiés de guerre en France (publication d’ouvrages, site internet avec un espace dédié aux notes ou chroniques d’actualité et de jurisprudence), en formant mieux les différents intervenants (création d’un DU et d’une « clinique » juridique), et en proposant le cas échéant une évolution du droit (proposition de création d’un titre de protection supplémentaire pour motif humanitaire).

Ce projet de recherche porte sur les migrations en provenance des départements d’outre-mer (DOM) depuis la deuxième moitié du XXe siècle, dans le but de saisir conjointement les logiques institutionnelles organisant et encadrant ces migrations et les logiques individuelles et familiales des migrants qui s’emparent de ces dispositifs tout autant qu’ils sont contraints par eux. Les DOM ont connu un destin particulier à l’époque de la décolonisation de l’Empire français : quand d’autres territoires colonisés sont devenus des Etats-nations indépendants, ces territoires ont été pleinement assimilés à l’Etat français à partir de 1945 par la départementalisation. Ce destin à part confère aux dynamiques et politiques migratoires concernant ces départements un intérêt particulier. Internes à une entité nationale, ces migrations ont été organisées par une agence créée par l’Etat français dans les années 1960, dans un but conjoint de politique de main d’œuvre et de neutralisation des mouvements indépendantistes . Ce projet s’inscrit également dans l’étude des pratiques transnationale et des circulations. Tout en étudiant le poids relatif de l’action publique sur les trajectoires sociales de migrants et leurs apparentés, il s’agit aussi d’étudier ces migrations à partir des trajectoires des migrants eux-mêmes, dans un contexte de défis démographiques importants pour ces territoires.

Le projet IMPULSE (Cartographie in situ des transitions isolant-métal par spectromicroscopie électronique de ultra-haute résolution) vise à développer de nouveaux outils de caractérisation capables de cartographier à l'échelle sub-nanométrique les nanodomaines isolants / métalliques (I / M) induits par transition ioslant/métal (IMT). Des expériences in situ de spectromicroscopie électronique de très haute résolution spectrale and spatiale (UHR-STEM / EELS) seront développées pour sonder et cartographier toutes les excitations électroniques pertinentes (des rayons infrarouges aux rayons X mous) à l'échelle sub-nanométrique dans les isolants de Mott et les systèmes fortement corrélés, tout en suivant leurs IMT activées soit par champ électrique et par température. respectivement. Ces objectifs généraux seront atteints grâce à l'implémentation d’un générateur produisant de courtes impulsions électriques qui sera directement couplé au système in situ de polarisation électrique ou à l'utilisation d'un porte-objet in situ permettant de refroidir/chauffer en contrôlant la température dans une large gamme de températures. A cela s'ajoutera des developments instrumentaux sur de nouvelles stratégies d’acquisition, de détection et de post-traitement de données pour obtenir des cartographise spectroscopiques hyperspectrales à résolution atomique en conditions in situ. Les nanostructures de type V2O3 avec ou sans substitution au Cr: (V1-xCrx) 2O3 ont été sélectionnés comme systèmes modèles pour (i) réaliser les premières expériences de démonstration de principes in situ en UHR-STEM / EELS et (ii) explorer la corrélation locale entre évolution structurale et émergence de l'état métallique. Ces résultats améliorerot notre compréhension des systèmes fortement corrélés en (i) cartographiant directement les domaines I / M coexistants pour la première fois à une échelle inférieure au nm, (ii) en corrélant cette séparation de phase électronique à l'échelle nanométrique avec leurs structures atomiques et électroniques dans des conditions de fonctionnement réelles. et (iii) en reliant ces résultats à leurs propriétés physiques macroscopiques.

Depuis quelques années, les nouveaux matériaux 2D semiconducteurs ont montrés des propriétés en électroniques ou en optoélectroniques à la fois exotiques et enthousiasmantes avec des applications multiples. En particulier, plusieurs mécanismes intéressants peuvent s’hybrider dans le même dispositif. Nous avons comme projet de développer une sonde de ces matériaux 2D à travers les vibrations mécaniques avec une plateforme d’optoélectromécanique. Elle aura comme avantage d’être extrêmement sensible par comparaison à n’importe quelles autres solutions existantes, intrinsèque, locale, et compatible avec des mesures in-situ d’électroniques et d’optoélectronique. En fait cette méthode est quasi-universelle car applicable à beaucoup de phénomènes ; nous allons exploiter cette nouvelle sonde pour mieux comprendre des problèmes de matière condensées comme la détection mécanique d’effets memristifs nouveaux, de transitions de phase, de photocourants persistant et jonction pn et enfin de la piezophototronique. Le projet se base sur un contrôle de la nanofabrication et de la qualité des matériaux 2D ainsi que sur l’utilisation d’une première plateforme de mesure existante et le développement d’une deuxième.

La fabrication dans les laboratoires de recherche permet aujourd'hui la construction de dispositifs piézoélectriques minces, sensibles, mécaniquement robustes et résistants, parfois flexibles, conformes ou même étirables. Ceci permet la miniaturisation de systèmes électromécaniques légers qui peuvent aller au-delà des dispositifs conventionnels. L'ambition du projet de PiezoSens est de développer des capteurs piézoélectriques basés sur des (nano-)fils (NFs) de GaN afin de permettre la cartographie de déplacements/déformations induites par une pression appliquée en surface. Une résolution multi-échelle sera explorée avec des points de pression dans la gamme du µm au cm dans le plan (x, y) et avec une sensibilité du nm en z pour des contacts légers (1 kPa). Différentes architectures de capteurs piézoélectriques à base de fil seront évaluées en termes de performances et d'applications industrielles qui nécessitent une bonne résolution spatiale ou des propriétés flexibles, les deux avec une sensibilité élevée. Le choix des matériaux à base de nitrure réside dans leurs propriétés intrinsèques - les forts coefficients piezoélectriques, mais aussi la haute stabilité thermique et chimique- permettant de les introduire dans des dispositifs réels et de fournir de nouvelles fonctionnalités en termes de flexibilité et de fonctions. Pour atteindre cet objectif, nous proposons de tirer parti de la morphologie spécifique des NFs produits par épitaxie par jets moléculaires (MBE) et par l'épitaxie d’organométalliques en phase vapeur (MOVPE). Pour la MBE, les NF GaN sont caractérisés par une forte densité (jusqu'à 10^10 NF/cm2) avec une longueur de 1-2 µm et un diamètre de 30-80 nm. Ces nanostructures sont intégrées dans une matrice déformable sur un substrat rigide structuré par des lignes de contact allant jusqu’à 1 µm de largeur. Le capteur peut être extrêmement sensible à la déformation et offrir une résolution allant de 500 à 10000 dpi. Cela ouvre la voie vers la reconnaissance de surface et l'authentification biométrique. Pour la MOVPE, les fils GaN sont caractérisés par une grande longueur (<700 µm) et un diamètre d’environ 1µm, ce qui leur confère un grand rapport d’aspect et une forte flexibilité. En raison de leur diamètre relativement important, les fils MOCVD GaN n’adresseront pas des résolutions spatiales extrêmes, mais leur flexibilité sera exploitée pour la détection et la localisation de déformations dans des systèmes complètement déformables : une utilisation originale de ces matériaux peut être de les transférer sur des substrats flexibles et adaptables. Ce type de nouveau dispositif, qui est également très sensible à la déformation, peut répondre à des besoins où une grande surface de détection et une bonne flexibilité mécanique sont nécessaires. Le développement de l'électronique de mesure pour l'interfaçage avec les NF est également un objectif clé de ce projet qui est lié à la fois aux principes de fonctionnement des capteurs à NFs et aux applications ciblées. En effet, de tels matériaux sont directement activés par la pression et délivrent des charges lors de la déformation, ce qui en fait des candidats prometteurs pour les systèmes à faible consommation. Cela nécessite le développement d'une électronique dédiée, capable d'adresser, de lire et de reconstruire des signaux transitoires distribués sur une surface et de traiter des signaux électriques en temps réel. Le projet PiezoSens validera les architectures de capteurs piézoélectriques efficaces basées sur des fils de GaN avec différentes résolutions et conformations latérales (rigides et flexibles). Cette évaluation sera réalisée avec deux générations de démonstrateurs complets avec leur électronique de mesure adaptée. Elle permettra de déterminer toutes les barrières techniques à surmonter, les processus technologiques nécessaires pour obtenir de bonnes performances par rapport à l'état de l'art des capteurs et enfin d'identifier un marché pour de tels produits.

Les photobioréacteurs (PBRs) dédiés à la culture des micro-algues ou des cyanobactéries sont une technologie prometteuse pour de nombreuses applications telles que la production de produits à haute valeur ajoutée, de bioénergie ou la capture de CO2. Cependant, des progrès technologiques sont encore nécessaires pour réduire les coûts de production et les impacts environnementaux et accroître l'efficacité énergétique. Dans ce contexte, l'intensification des performances via une augmentation de la concentration de culture pour une surface éclairée donnée représente un moyen prometteur pour réaliser une production optimisée et éco-efficace. C'est pourquoi le projet ALLIGATOR vise à développer un nouveau concept de photobioréacteur intensifié. La configuration proposée consiste en une colonne à bulles à faible entrefer censée améliorer le transfert gaz-liquide et favoriser le mélange tout en permettant une concentration de biomasse élevée, et en garantissant la disponibilité de la lumière sur toute l'épaisseur du réacteur. Les problèmes de coalescence et de biofilm constituent un défi majeur pour le développement de cette technologie et seront spécifiquement abordés dans le projet. Le programme implique des études complémentaires à l'échelle locale et à l'échelle du réacteur. Des développements scientifiques fondamentaux et originaux sont attendus: (i) connaissances scientifiques sur l'hydrodynamique diphasique complexe mise en jeu et le transfert gaz-liquide dans une colonne à bulles à faible entrefer, ce réacteur gaz-liquide intensifié innovant étant potentiellement intéressant pour d'autres applications que la culture de microalgues, (ii) une meilleure compréhension physique des mécanismes de coalescence des bulles dans les milieux non newtoniens et de l'influence de la rhéologie sur la dynamique 2D d'un essaim de bulles, (iii) une connaissance approfondie de la dynamique des biofilms de microalgues en mettant l'accent sur l'impact de l’hydrodynamique gaz liquide, ce qui constitue une percée pour le développement des PBRs et contribuera à accroître les connaissances scientifiques sur les biofilms photosynthétiques peu étudiés à l’heure actuelle dans la littérature. Technologiquement, plusieurs avancées sont également attendues: (i) une nouvelle technologie de PBR confiné 2D sera testée et développée à l'échelle du laboratoire, avec pour objectif un gain significatif en terme de productivité, (ii) des règles d'extrapolation seront développées pour prédire des informations clés telles que le temps de résidence des bulles, la performance de mélange, le transfert gaz-liquide, la contrainte de cisaillement aux parois, les cinétiques de rupture et de coalescence, iii) les conditions pour limiter le biofilm et la coalescence seront proposées. En combinant des compétences académiques en Mécanique des fluides (IMFT), Biofilm/Biofouling (LGPM) et Bioréacteurs (GEPEA), ce projet collaboratif explorera la faisabilité d'un nouveau PBR confiné et améliorera la compréhension physique et la prédiction des écoulements à bulles ainsi que des biofilms photosynthétiques.

La digestion anaérobie (DA) est un processus microbiologique de dégradation de la matière organique qui produit un biogaz riche en méthane qui peut être converti en énergie électrique et thermique. Il est couramment utilisé pour traiter différents types de déchets organiques à l'échelle industrielle à l'aide de digesteurs anaérobies. Cependant, ce bioprocédé n'est pas totalement maîtrisé et présente encore un potentiel d'amélioration important. L'une des principales limites de la DA est la grande vulnérabilité des communautés microbiennes aux modifications des conditions de fonctionnement des digesteurs. Cela peut avoir pour conséquence une production de méthane instable. Contrôler la stabilité de la communauté microbienne de la DA n'est pas une tâche triviale. Les connaissances sur les déterminants de la stabilité des processus microbiens anaérobies (c'est-à-dire les conditions et la succession d'événements microbiens permettant de maintenir l'équilibre après une perturbation ou, au contraire, générant un effet domino conduisant à une défaillance du procédé) sont toujours très incomplètes. Les nouvelles approches à haut débit ‘omiques’ permettent désormais de générer des données d’une richesse sans précédent pour décrire le microbiome de la DA. La métagénomique, la métatranscriptomique, la métaprotéomique et la métabolomique permettent de décrire une communauté microbienne à différents niveaux (gènes, expression génique et production de métabolites). Des méthodes appropriées sont nécessaires pour analyser ces données de taille très importante afin de mieux comprendre les réseaux des processus fonctionnels de la DA. De nouvelles méthodes statistiques sont peu à peu développées pour exploiter et intégrer pleinement ces ensembles de données complexes. Dans ce contexte, l'objectif de STABILICS est de réaliser la première série d'expériences longitudinales multi-omiques, avec une profondeur d'échantillonnage sans précédent, dans des digesteurs anaérobies soumis à des paramètres environnementaux constants ou à différentes perturbations modèles créées par l'ajout de NaCl. Des expériences en réacteurs semi-continus de laboratoire seront mises en place et suivi sur le long terme (plus d'un an). Deux niveaux d'analyse seront appliqués. 1) Une analyse à fréquence élevée de différents descripteurs de l'activité du microbiome, à l’aide d’analyses métabolomiques non ciblées afin de caractériser les voies de dégradation et à l’aide de métabarcoding de l'ARN et de l'ADN pour cibler les microorganismes actifs et présents. 2) Une analyse en profondeur du fonctionnement du microbiome avec à la fois des approches métagénomique et métatranscriptomique sur des échantillons et des conditions sélectionnés. Ces ensembles de données sans précédent seront analysés de manière approfondie et intégrés à l’aide de méthodes statistiques de pointe. Par exemple, des méthodes multivariées de réduction de dimension seront utilisées pour intégrer les données omiques et sélectionner des variables d’intérêt. Une méthode analytique spécifique sera élaborée pour traiter les données longitudinales. Les objectifs de ce projet interdisciplinaire seront 1) d’évaluer à différents niveaux omiques la dynamique du microbiome de la DA dans des expériences répétées et sur le long terme, 2) de décrire la succession d’événements qui, en cas de perturbation, conduit à un déséquilibre du microbiome et du digesteur 3) de proposer un cadre analytique original pour des études longitudinales multi-omiques tenant compte de la temporalité et 4) de fournir des connaissances génériques permettant de mieux comprendre les déterminants de la stabilité de la DA.

Les lignines, second polymères après la cellulose, sont peu valorisées en tant que combustible pour produire de l’énergie. Ce projet vise à modifier enzymatiquement différentes lignines pour produire des composés verts bio-sourcés pour les applications « bois » dans un processus respectueux de l'environnement et d'économie d'énergie. Nous proposons d'exploiter des enzymes issues de recherche interne en comparaison avec des enzymes industrielles pour activer différentes lignines (organosolv, lignosulfate, Kraft) obtenues à partir de deux essences de bois (pin et bouleau) et d’utiliser ces lignines pour produire des adhésifs, des matériaux bio-sourcés et des films protecteurs pour le secteur de l’ameublement. Le mode d'action des enzymes oxydantes sera étudié à l'aide d'une approche multidisciplinaire comprenant la chimie analytique, la synthèse organique et la spectroscopie. L'impact environnemental et le coût économique des composés bio-sourcés seront également étudiés.

Les apicomplexes regroupent des parasites pouvant être mortels tels que Plasmodium falciparum (paludisme) et Toxoplasma gondii (toxoplasmose). Ces parasites ont des organites sécrétoires uniques et essentiels pour l'infection. Notre connaissance des mécanismes biochimiques responsables de la biogénèse de ces organites demeure très incomplète. Nous avons découvert une nouvelle protéine TgREMIND (T. gondii REgulators of Membrane INteracting Domains) qui contient à la fois des domaines de liaison aux membranes et aux protéines Rabs, ainsi qu'un nouveau domaine de fonctions inconnues. Nous combinerons de la biochimie, biologie structurale et des essais de reconstitution avec des modèles membranaires et génétique pour déchiffrer les fonctions de TgREMIND. Nous envisageons d'utiliser TgREMIND et deux autres protéines apparentées comme preuves de concept que les protéines parasitaires peuvent réguler finement le trafic de protéines et de lipides requis pour la biogenèse des organelles sécrétoires.

La vitamine A (rétinol) est un micronutriment essentiel pour le bon développement embryonnaire et les processus physiologiques chez les vertébrés. Une carence en vitamine A ou une exposition excessive aux rétinoïdes (analogues naturels et synthétiques du rétinol et de ses métabolites) sont des menaces pour la santé humaine et sont impliquées dans la physiopathologie de diverses maladies. Les fonctions très diverses de la vitamine A nécessitent un contrôle hautement régulé et à divers niveaux de sa disponibilité, de son métabolisme et de sa signalisation. Bien que ces processus aient été assez largement étudiés, ils sont loin d'être élucidés, et les connaissances se limitent à certains organes ou tissus, dont le foie, les yeux ou le tissu adipeux, alors que peu de données sont disponibles pour le cerveau et les structures neuronales adultes. Une avancée de ces connaissances pourrait être importante pour mieux comprendre la physiopathologie de certaines maladies neurodégénératives comme la maladie de Huntington ou de Parkinson, ou les symptômes neurologiques et psychiatriques associés à la consommation chronique d'alcool, tous rapportés comme associés à une signalisation rétinoïde altérée dans différentes régions du cerveau. L'objectif de ce projet est de mieux comprendre les bases moléculaires du métabolisme et de la signalisation des rétinoïdes, y compris leur stockage et leur transport inter- et intra-cellulaire, dans des conditions physiologiques et pathologiques, en se concentrant principalement sur le cerveau et le tissu neural. Précisément, nous développerons une nouvelle méthode pour étudier la signalisation par les rétinoïdes qui permettra de répondre à certaines questions fondamentales, dont celle de la diversité des rétinoïdes endogènes actifs, leur structure, leur spécificité moléculaire et biologique, et leur répartition cellulaire et sub-cellulaire. Pour cela, nous synthétiserons tout d’abord des rétinoïdes contenant un groupe azoture biologiquement inerte, leur offrant une réactivité particulière vis-à-vis de sondes chimiques qui seront élaborées, synthétisées et validées dans plusieurs applications. Plus précisément, ces sondes permettront la détection à haute sensibilité et la capture de métabolites naturels du rétinol pouvant être difficiles à détecter car présents en de trop faibles proportions. Elles permettront de plus le développement d’approches d'imagerie optique à haute résolution, afin de caractériser la distribution des rétinoïdes au niveau cellulaire et subcellulaire, et d'identifier les protéines interagissant avec ces rétinoïdes et impliquées dans leur stockage, leur mobilité ou leurs actions. Ces analyses sur modèles cellulaires et animaux devraient largement contribuer à la compréhension des activités pléiotropiques de la vitamine A et des rétinoïdes dans des contextes physiologiques ou pathologiques. En utilisant des modèles expérimentaux in vitro et in vivo déjà établis, ces technologies seront une plus-value inestimable pour l'étude des voies métaboliques impliquant la vitamine A et ses dérivés, notamment par l'identification de nouveaux métabolites et protéines impliqués dans cette voie, et leur implication dans le contrôle de la prolifération, la différenciation et les fonctions cellulaires. Ces nouveaux métabolites pourraient être pertinents pour le diagnostic ou le traitement de certains troubles du système nerveux. Fait important, le projet fournira aussi une preuve de concept pour de nouvelles stratégies d'analyses intégratives des processus biologiques, qui pourraient être appliquées virtuellement à tout type de biomolécules. En résumé, les analyses de modèles cellulaires et murins au cours de ce projet devraient relier la diversité et la distribution des rétinoïdes aux activités pléiotropiques de la vitamine A en conditions physiologiques et pathologiques.

Les enzymes impliquées dans la biosynthèse des produits naturels sont des catalyseurs attractifs pour la production de molécules d’intérêt thérapeutique. Effectuer l'ingénierie de ces enzymes est une stratégie prometteuse pour accéder à des molécules aux propriétés nouvelles ou optimisées. Cependant, comprendre le fonctionnement de ces enzymes est une prérequis indispensable à tout effort de génie enzymatique. Les synthases de cyclodipeptides (CDPS) constituent une famille d’enzymes impliquées dans la biosynthèse des dicétopipérazines (DKP), des molécules aux propriétés pharmacologiques diverses et remarquables. Les CDPS utilisent deux aminoacyl-ARNt (AA-ARNt), détournés de leur rôle canonique dans la synthèse des protéines, pour catalyser la formation du noyau DKP de nombreux cyclodipeptides. Le partenaire 1 a récemment montré que les CDPS sont capables d'incorporer des acides aminés non canoniques (ncAAs) dans leurs produits, ce qui a permis de produire biologiquement environ 200 DKP non canoniques. Cependant, un grand nombre des ncAA-ARNt testés n'ont pas été reconnus comme substrats par les CDPS. L'étude des bases moléculaires régissant la spécificité de substrat de ces CDPS, c'est-à-dire la compréhension fine des interactions entre les CDPS et les AA-ARNt, est essentielle pour générer des CDPS dotées de nouvelles spécificités de substrat. Les CDPS ont été largement étudiées pour comprendre le cycle catalytique qu’elles utilisent. Ce cycle débute par l’interaction d’un premier AA-ARNt et sa partie aminoacyle est transférée sur l’enzyme pour donner un intermédiaire aminoacyl-enzyme. Puis, le deuxième ARNt interagit et sa partie aminoacyle est à son tour transférée pour donner un intermédiaire dipeptidyl-enzyme. La partie dipeptidyle subit alors une cyclisation intramoléculaire conduisant à la formation du cyclodipeptide final. Par contre, tous les résultats biochimiques et structuraux acquis depuis plusieurs années tant par le partenaire 1 et ses collaborateurs que d’autres groupes n’ont pas permis d’obtenir des informations suffisamment précises et utilisables pour comprendre la spécificité de substrat des CDPS, en particulier en ce qui concerne leur interaction avec la partie ARNt des substrats. Flex-Pep est un projet de recherche fondamentale qui vise à comprendre les bases moléculaires régissant l’interaction des CDPS et de leurs deux substrats, ceci afin d’entreprendre une ingénierie enzymatique conduisant à des CDPS dotées de nouvelles spécificités de substrat pour produire de nouveaux cyclodipeptides. Pour atteindre cet objectif, les partenaires du projet vont travailler sur un nouveau groupe de CDPS qui ont l’avantage d’utiliser deux substrats différents, permettant ainsi de discriminer l’interaction du premier et du deuxième substrat. Ils vont étudier l’interaction de ces CDPS avec des analogues de substrats qui ont des parties ARNt les plus courtes possibles (appelés analogues AA-miniARN), ce qui devrait permettre de faciliter les différentes études. Les analogues AA-miniARN vont être synthétisés en utilisant des flexizymes, à savoir des ribozymes dotés d'une activité d'acylation très versatile. Les études seront conduites en utilisant des techniques variées (essais enzymatiques, ITC, switchSense, ...) qui devraient permettre de caractériser les interactions se produisant au sein des couples appropriés « CDPS/analogue AA-miniARN » et de sélectionner les meilleurs couples pour des études cristallographiques ou de RMN. Enfin, les partenaires utiliseront les connaissances acquises pour entreprendre une ingénierie des CDPS visant à obtenir des enzymes incorporant des ncAAs. Ces nouvelles molécules seront testées ultérieurement pour leurs activités biologiques et pharmacologiques. Par ailleurs, la stratégie utilisée dans ce projet pourra être appliquée à l'étude des autres voies de biosynthèse de produits naturels utilisant des AA-ARNt qui sont en train d’émerger.

Les cyanobactéries sont des organismes photosynthétiques diversifiés et très abondants qui utilisent la lumière pour fixer le CO2 atmosphérique et produire une biomasse considérable qui alimente une grande partie de la chaine alimentaire. Nous avons découvert récemment que certaines cyanobactéries forment des carbonates de calcium amorphes intracellulaires (iACC) et accumulent ainsi de très grandes quantités d’alcalino-terreux (AEEs) comme le Ca, Sr, Ba ou le Ra. Bien que cette accumulation massive intracellulaire interroge sur l’homéostasie particulière des AEEs par ces bactéries et offre des perspectives prometteuses pour remédier les pollutions radioactives en 90Sr et 226Ra, nous en ignorons les mécanismes. Grâce à une approche récente de génomique comparative, nous avons identifié un gène orphelin, nommé ccyA, vraisemblablement impliqué puisqu’il est présent chez toutes les cyanobactéries formant des iACC et absent des autres. Les prédictions bioinformatiques suggèrent que ccyA code une protéine nommée Calcyanine qui contient deux domaines protéiques présentant des similitudes mais aussi des différences claires avec d’autres domaines connus. Le projet Harley vise à déterminer les mécanismes biochimiques de l’accumulation intracellulaire et de l’homéostasie des AEEs chez les cyanobactéries formant des iACC et à comprendre le rôle de la Calcyanine. Il sera mené par un consortium interdisciplinaire regroupant des expertises en biochimie, biologie structurale, biophysique, biogéochimie, génétique et physiologie des cyanobactéries. Nous proposons de (1) caractériser les propriétés structurales et chimiques de la Calcyanine in vitro. La protéine et ses domaines séparés seront purifiés après expression en système hétérologue. Leurs structures seront déterminées par cristallographie des rayons X et cryo-microscopie électronique en transmission (MET). Leurs affinités pour le Ca, le Sr et le Ba seront mesurées et leur impact sur la précipitation des ACC sera analysé. (2) Caractériser la fonction de la Calcyanine in vivo. Nous éliminerons/complémenterons ccyA dans des souches formant des iACC et analyserons en détail le phénotype de toutes ces souches. Parallèlement, nous introduirons ccyA dans des souches modèles pour la génétique et ne formant pas d’iACC. La localisation de la Calcyanine sera déterminée par construction de fusions avec la protéine fluorescente GFP. Les phénotypes des mutants ainsi produits et notamment l’homéostasie des AEEs, seront analysés par des mesures de chimie des solutions, des analyses en MET et microscopie des rayons X à balayage en transmission. De plus, le Ca2+ libre sera mesuré par microscopie confocale à balayage laser dans des souches où nous aurons introduits des gènes rapporteurs du Ca. (3) Rechercher d’autres protéines impliquées dans la formation d’iACC par 3 approches : (i) mutagenèse aléatoire à l’aide de transposons, en discriminant les mutants d’intérêt par la diminution de leur densité cellulaire ; (ii) extraction et identification par spectrométrie de masse des protéines associées aux iACC; (iii) identification de protéines partenaires de la Calcyanine par co-immunoprécipitation. L’annotation structurale et fonctionnelle de ces protéines sera systématiquement entreprise par bioinformatique. En plus de faire progresser les connaissances sur l’homéostasie des AEEs dans ces cyanobactéries et des mécanismes de biominéralisation des iACC, les résultats du projet Harley seront de grand intérêt pour la biologie structurale du fait de la détermination de nouveaux repliements protéiques et de leur fonction ainsi que pour la microbiologie par le développement de nouveaux modèles génétiques manipulables dans les cyanobactéries. A plus long terme, le projet Harley sera aussi crucial pour le développement de nouveaux systèmes biomimétiques ou biosynthétiques pour une bioremédiation efficace de pollutions par les AEEs notamment radioactifs.

Nous assistons actuellement à une profonde révolution des connaissances en raison de la disponibilité de bases de données de séquences en expansion exponentielle rendue possible par l'accélération continue du débit des techniques de séquençage. Cette tendance est mise en évidence, par exemple, dans le projet "Earth Bio-Genome Project" qui a été présenté lors du Forum économique mondial Davos 2018 - ce projet vise à "utiliser la génomique pour aider à découvrir les 80 à 90 % d'espèces qui restent actuellement cachées à la science". Les données de séquençage s'accumulent plus rapidement que la loi de Moore, apportant de nouvelles connaissances biologiques fondamentales, de nouvelles conjectures et une meilleure compréhension, avec des impacts sur la médecine, l'agronomie et l'écologie. Les principaux objectifs ont été d'assembler de nouveaux génomes afin de comparer des organismes spécifiques à des espèces de référence représentatives, en mettant en évidence les variations génomiques qui révèlent des propriétés génétiques en corrélation avec des marqueurs écologiques, agronomiques ou cliniques. Aujourd'hui, l'"International Nucleotide Sequence Database Collaboration" (INSDC) "Sequence Read Archive" (SRA) stocke plus de 10000 Peta nucléotides sous forme de courtes séquences (<1000 bp), qui représentent des fragments génomiques généralement inconnus (des "lectures" échantillonnées au hasard dans des projets de séquençage). Toutefois, l'écrasante majorité de ces séquences n'ont été analysées que dans le cadre d'un projet unique, chacune ne portant que sur une petite fraction de la ressource totale. Il est donc primordial de maintenir un modèle de diversité pour les méta-analyses à l'avenir et de développer des technologies permettant d'interroger les données au-delà des frontières de chaque projet. L'accès à des ensembles de données "sans-frontière" plutôt qu'à un nombre unique ou limité d'ensembles de données offrirait aux chercheurs des possibilités inégalées pour faire de nouvelles découvertes. Malheureusement, les séquences brutes stockées dans des banques de données génomiques telles que SRA ne sont pas indexées et ne peuvent donc pas être interrogées efficacement. Souvent, ces ensembles de données ne sont jamais revisités en raison de l'énorme surcharge que représente la manipulation de données aussi volumineuses. Aujourd'hui, il serait impensable d'accéder à Internet sans des moteurs de recherche puissants. Cependant, c'est précisément la situation actuelle pour les archives de données génomiques brutes, où des données précieuses dorment dans des tiroirs rarement ouverts. L'objectif central de notre projet est de fournir un moteur de recherche ultra rapide et convivial permettant de requêter une séquence, typiquement une lecture ou un gène (ou un petit ensemble de telles séquences), avec l'ensemble exhaustif de toutes les données disponibles correspondant à un ou plusieurs projets de séquençage métagénomique à grande échelle, tels que le métagénome de New York, le projet de microbiome humain (HMP ou MetaHIT), le projet Tara Oceans, Airborne Environnement, etc. Ce serait la toute première fois qu'un outil aussi complet serait mis au point, et la communauté scientifique en bénéficierait grandement, de la génomique environnementale à la biomédecine.

Ce projet a pour but le développement de MinOmics, une chaîne de traitement d'analyse et de visualisation dédiée à l’analyse multi-omique et utilisé comme cas d’étude pour l’exploration des réseaux de signalisation redox. Nous proposons une méthode d’analyse visuelle et interactive des résultats et analyses biologiques sur un mur de visualisation de 8.3m2 et d’une résolution de 25 MPixels. La modélisation des réseaux redox sera basée sur des approches mathématiques originales pour réduire le nombre de paramètres à estimer. L'interprétation structurale sera menée à travers un pipeline de modélisation pour la prédiction des sites de modification. La modélisation permettra de révéler les déterminants structuraux des modifications redox et d’étudier la dynamique du réseau ouvrant ainsi des perspectives et champs d’études indispensables en agriculture, biotechnologie et en médecine. Ce projet intègre les plus récentes technologies de modélisation dans le contexte de la biologie intégrative.

HiPerBorea a pour objectif de parvenir à la modélisation quantitative et prédictive de l’évolution thermo-hydrologique des environnements froids à pergélisols (25% des terres de l’hémisphère nord) sous changement climatique. La fonte du pergélisol est associée a des rétroactions majeures sur les cycles des gaz à effet de serres, et est donc un facteur clé de l’évolution du climat. Les phénomènes physiques impliqués sont fortement couplés et non-linéaires, leur simulation à l’échelle de bassin versant nécessite donc le développement d’outils de modélisation numérique en calcul à hautes performances. Les champs d’applications potentiels sont nombreux, par exemple l’hydro-bio-géochimie des zones froides, la stabilité des infrastructures en environnements froids ou les cryo-barrières pour sites industrielles pollués. Notre approche consiste à développer un outil OpenFOAM® (openfoam.com) pour la modélisation en calcul parallèle de la dynamique thermo-hydrique des surfaces continentales froides. L’équipe du projet à récemment produit un solveur haute performance pour les transferts couplés thermo-hydrologiques dans le sol avec gel/dégel de l’eau porale, le solveur permaFoam (Orgogozo et al., 2019). Ce solveur présente une bonne scalabilité, testée sur supercalculateurs tier-2 et tier-1 jusqu’à 4000 cœurs, et permet de traiter des problèmes de grande taille, comme par exemple un cas avec un maillage de 1,2 milliard de cellules (Orgogozo et al., 2015). Dans ce projet nous développerons encore les capacités HPC de permaFoam et les appliquerons à la réalisation de premières en simulations cryo-hydrologiques, en modélisant les dynamiques thermo-hydriques de bassins versants boréaux en 3D pour des périodes centennales. Le but est de démontrer l’intérêt de l’utilisation d’outil de calcul à HPC pour les sciences et l’ingénierie des milieux froids. Afin d’utiliser cette puissance de calcul de manière pertinente, le dévellopement du solveur permaFoam sera poursuivi pour prendre en compte les processus determinants pour l’hydrologie et l’hydrogéologie en zone boréale. Ainsi permaFoam : 1) intégrera efficacement les processus externes qui controlent l’hydrologie des pergélisols, comme la dynamique des couvertures bryophytiques (mousses et lichens), la pénétration des radiations solaires et l’isolation thermique du à la neige; 2) sera validé pour la modélisation à l’échelle du bassin versant selon les standards internationaux, et paramétrisé sur la base de données de terrain de stations boréales de suivi environnemental à long terme (eu-interact.org, IRN CAR WET SIB); 3) sera utilisé pour réaliser des modélisations 3D à l’échelle du bassin versant de réponses au changement climatique de pergélisols boréaux, et ce grâce à ces bonnes performances parallèles, qui seront optimisées au cours du projet pour les supercalculateurs actuels (du méso-centre régional Tier-2 aux infrastructures européennes de calcul PRACE Tier-0). Le projet HiPerBorea se déroulera en trois étapes principales : 1) le développement et la validation de l’outil numérique nécessaire; 2) l’application de cet outil au bassin versant de la Kulingdakan, qui a déjà été étudié numériquement par l’équipe (Orgogozo et al., 2019), afin d’établir une méthodologie consolidée et efficace pour la modélisation cryohydrologique 3D à l’échelle du bassin versant pour des échelles de temps centennales; 3) la simulation des réponses à divers scénarios IPCC de changement climatique (projections CMIP5) de quatre bassins versants boréaux de suivi environnemental à long terme. Techniquement parlant le but est de tester la taille limite des applications qui peuvent être traités avec les performances actuelles de permaFoam (possibilité de traiter des maillages d’un milliard de mailles, avec jusqu’à 4000 cœurs sur supercalculateur Tier-1), et d’aller au delà de ces limites au cours du projet – vers la dizaine de milliards de mailles, et les dizaines de milliers de cœurs sur supercalculateurs Tier-0.

Comprendre, modéliser, prévoir et reconstruire des processus aux petites comme aux grandes échelles ainsi que les interactions d’échelle associées font partie des principaux défis scientifiques du domaine océan-atmosphère. L'intelligence artificielle (IA) ouvre de nouveaux paradigmes pour étudier les processus mal résolus ou mal observés à partir de l'exploration approfondie des masses de données d'observation et de simulation disponibles. Dans ce contexte, ce projet de recherche vise à établir un lien entre les paradigmes physiques sous-jacents aux sciences de la terre et les méthodes et stratégies de de l’intelligence artificielle pour développer de nouvelles approches d’identification à partir de données de représentations des dynamiques géophysiques. Ces représentations traiteront pleinement les caractéristiques-clé de ces dynamiques (e.g., dynamiques chaotiques, extrêmes, grande dimension). Nous abordons spécifiquement trois questions méthodologiques génériques: (i) Comment apprendre des représentations des dynamiques géophysiques consistentes d’un point de vue physique ? (ii) Quels paradigmes d'apprentissage pour la représentation des extrêmes géophysiques? (iii) comment apprendre des représentations et des algorithmes efficaces pour l'assimilation de données?. Les dynamiques superficielles de l’océan constitueront le domaine d’application idéal pour évaluer et démontrer la pertinence de ces paradigmes basés sur l’apprentissage pour combler les lacunes des modèles à représenter les données d’observation et les limites de leur échantillonnage spatio-temporel et améliorer la modélisation, prévision et reconstruction de dynamiques géophysiques aléatoires partiellement ou non observées. Pour mettre en œuvre ces objectifs, ce projet rassemble une expertise transdisciplinaire en méthodes numériques (INRIA GRA et Rennes), statistiques appliquées (IMT, LSCE), intelligence artificielle (IMT, LIP6) et en géophysique (IGE, INRIA GRA, LOPS), complétée par par la participation de deux PME (Ocean Data Lab et Ocean Next) pour anticiper la valeur ajoutée des technologies de l'IA dans les futures missions d'observation de la terre et les systèmes couplés observation-simulation.

La détection de photon unique est une ressource essentielle pour la détection à la limite quantique et une technologie clé pour le calcul quantique basé sur la mesure. Alors que la détection de photons aux fréquences optiques repose sur l'ionisation photo-assistée de divers matériaux (semiconducteurs, supraconducteurs), les photons micro-ondes ont des énergies inférieures de 5 ordres de grandeur aux photons optiques et sont donc inefficaces pour déclencher des phénomènes mesurables aux échelles macroscopiques. Nous proposons ici l’exploration d’un nouveau type d’interaction entre un système à deux niveaux unique (qubit) et un résonateur à micro-ondes. Ces deux systèmes quantiques au lieu d'interagir de manière cohérente, partagent un mécanisme de dissipation irréversible commun vers un bain froid: le qubit saute de manière irréversible vers son état excité si et seulement si un photon entre dans le résonateur. Nous allons exploiter ce mécanisme de dissipation hautement corrélé pour détecter les photons itinérants entrant dans le résonateur. Ce schéma ne nécessite aucune connaissance préalable de la forme du paquet d'onde du photon ni de son temps d'arrivée, et les mécanismes de décohérence dominants ne déclenchent pas de détection parasite (bruit d'obscurité). Nous proposons ici le développement d'un détecteur de photons pratique basé sur l'ingénierie de dissipation dont les performances approcheront celles des détecteurs optiques à l'état de l'art, à la fois en termes d'efficacité et de comptage d'obscurité. Nous explorerons trois directions afin de combler le fossé entre les technologies optiques et micro-ondes: Tout d'abord, nous allons développer une conception de circuits micro-ondes de pointe et amener la nanofabrication de circuits réalisés au laboratoire à son meilleur niveau. Deuxièmement, nous explorerons une caractéristique clé du schéma dissipatif, à savoir la possibilité de mesurer de manière continue l’état du détecteur (clic / pas de clic) pendant son fonctionnement. Associé à une rétroaction en temps réel, il permettra un chronométrage précis des arrivées de photons et une efficacité de détection optimale rendue possible par l’initialisation rapide du détecteur. Enfin, nous explorerons les idées introduites par les codes de correction d’erreur quantique. Nous proposons d’incorporer une détection d’erreur quantique contre le bruit d'obscurité au sein du schéma dissipatif lui-même. Cela permettrait une réduction spectaculaire des événements de fausse détection. En effet, ce facteur de mérite clé pour les détecteurs de photons capture l'essentiel des performances du dispositif en termes de bruit et de sensibilité. Cette proposition établie l'ingenierie de dissipation comme une ressource clé pour une nouvelle classe de détecteurs micro-ondes à très faible bruit, ouvrant la voie à des applications de pointe telles que la résonance paramagnétique électronique ultra-sensible, la recherche d'axions dans le domaine micro-ondes ou les architectures de calcul quantique modulaire.

Les gaz d’électron bidimensionnels dans les hétérostructures semiconductrices ont joué un rôle crucial à la fois en science fondamentale et dans les applications technologiques. Grâce aux progrès récents en matière de croissance de films minces, il est aujourd’hui possible de façonner artificiellement des structures similaires à base d’oxydes dans lesquels de nouveaux phénomènes physiques sont attendus. Dans ce contexte, l' heterostructure LaAlO3/SrTiO3 découverte par Ohtomo et Hwang en 2004, s'est révélée être une plate-forme prometteuse pour manipuler les degrés de liberté orbitaux, de spin et de charge. Bien que les deux matériaux soient des isolants à large bande interdite, la croissance d’une couche mince de LaAlO3 sur SrTiO3 conduit à la formation d’un gaz d'électrons 2D de haute mobilité dont les propriétés sont radicalement différentes de celles rencontrées dans les hétérostructures semiconductrices conventionnelles. En particulier, cette interface présente à la fois une supraconductivité et un fort couplage spin-orbite de type Rashba comparable voire supérieur à celui des semi-conducteurs classiques. De plus, ces deux quantités peuvent être continument modifiées par effet de champ électrique à l'aide d'une tension de grille. Depuis une dizaine d'année, l’interaction entre la supraconductivité et le couplage spin-orbite a suscité un intérêt considérable, car cette combinaison unique peut favoriser l'émergence d'un état électronique exotique, appelé supraconductivité topologique et doté de remarquables propriétés chirales. En particulier, les supraconducteurs topologiques devraient accommoder des modes de Majorana, qui pourraient être utilisés pour coder et manipuler des informations quantiques non locales, ouvrant de nouvelles perspectives pour la réalisation de calculateur quantique "tolérant aux erreurs" et robuste contre la décohérence. Alors que la plupart des expériences dans ce domaine se concentrent sur des dispositifs hybrides constitués de nanofils semi-conducteurs couplés à des supraconducteurs classiques, nous proposons d'aborder cette problématique en utilisant de nouveaux matériaux. Le projet QUANTOP a pour objectif de réaliser de nouveaux types de dispositifs topologiques exploitant la combinaison unique des propriétés des interfaces LaAlO3/SrTiO3, et de montrer que ce système est une plate-forme viable pour le développement futur du calcul quantique topologique. Le premier objectif est d'étudier des dispositifs de type point contact quantique (QPC) formés par le confinement électrostatique du gaz 2D dans la direction latérale. Nous effectuerons des mesures de transport dc et des mesures de bruit de grenaille pour étudier la quantification de la conductance dans l'état normal et nous étudierons la possibilité de moduler latéralement le couplage spin-orbite Rashba afin de contrôler l'état de spin dans le QPC et réaliser ainsi un polariseur de spin contrôlé électriquement. Dans l’état supraconducteur, nous étudierons le courant Josephson contrôlable par effet de champ électrique, qui est porté par les états liés d'Andreev localisés dans le QPC. Le deuxième et principal objectif est d’étudier des nanodispositifs mésoscopiques comportant des parties supraconductrices couplées à une région normale à fort couplage spin-orbite Rashba. Les expériences seront réalisées sur des canaux quasi-1D connectés à des réservoirs supraconducteurs. Le couplage spin-orbite devrait affecter fortement les états d'Andreev en levant la dégénérescence de spin dans la région normale. La présence de modes de Majorana à énergie nulle, situés aux deux extrémités du canal, modifiera alors la relation courant-phase du courant Josephson qui sera étudiée en mesurant les marches de Shapiro sous excitation hyperfréquence dans les caractéristiques courant-tension de la jonction. La présence de modes de Majorana à énergie nulle sera également sondée par spectroscopie tunnel.

L’objectif de SUNISIDEUP est de réaliser, dans une technologie CMOS intégrable, un qubit supraconducteur en silicium ou germanium, contrôlé électriquement par une grille et couplé à un résonateur micro-onde supraconducteur. Ce nouvel élément quantique, maintenant appelé GATEMON par analogie avec le transmon, trouvera des applications dans l’information quantique. Ce qubit supraconducteur sera constitué d’un transistor avec des contacts source et drain supraconducteurs à travers lequel peut circuler un super-courant non dissipatif (effet Josephson) et modulable par une grille électrostatique. Pour les dispositifs silicium, les contacts supraconducteurs seront réalisés à partir des siliciures supraconductrices ou de silicium fortement dopé en atomes de bore qui est connu pour être supraconducteur à très forte dose. Cette technique nécessite l’utilisation du recuit laser. Les dispositifs germanium bénéficieront d’une technologie plus souple et moins avancée mais pour lesquelles l’effet Josepshon a déjà été démontré. Les résonateurs supraconducteurs seront également fabriqués à partir des mêmes matériaux et une étude précise et systématique de leur performance (à travers leur facteur de qualité) sera menée. Outre la réalisation de nouveaux éléments quantiques supraconducteurs, la réelle originalité du projet SUNISIDEUP est de proposer une technologie entièrement compatible avec la technologie CMOS et par conséquent potentiellement intégrable. Ainsi, the succès de SUNISIDE UP permettra rapidement de réaliser des architectures quantiques complexes s’inspirant des propositions déjà établies par la communauté des qubits supraconducteurs et de l’ElectroDynamique Quantique des circuits cQED. SUNISIDEUP s’articulera autour de deux objectives clés : i) le développement d’une nouvelle technologie (quantique) hybride alliant la supraconductivité et la technologie CMOS avec la réalisation de MOSFETs supraconducteurs et de nouveaux qubits supraconducteurs contrôlable électriquement ii) l’étude de nouveaux états électronique dans des nanostructures confinées où le couplage spin-orbite et les interactions de Coulomb sont en compétition avec des corrélations supraconductrices. Le projet est organisé en quatre axes de travail : Management, la synthèse de matériaux, l’étude des contacts supraconducteur/semiconducteur et l’intégration et enfin les études et manipulation quantique à basse température. Notre projet s’appuie sur un consortium très ciblé qui inclut le LETI et l’INAC/PHELIQS au CEA-Grenoble et le C2N à Paris-Saclay. Le LETI fournira son expertise dans tous les aspects de la fabrication de MOSFET sur des tranches de silicium sur isolant SOI. Le partenaire C2N qui a démontré avec succès la supraconductivité du silicium dopé au bore, apportera son profond savoir-faire sur le dopage et recuit laser qui est une technique cruciale à la réalisation de contacts supraconducteurs de faible résistance ohmique. Le laboratoire PHELIQS a une connaissance renommée, à la fois expérimentale et théorique, sur les propriétés de transport électronique à basse température de jonctions Josephson hybrides et sur les ilots quantiques de silicium CMOS. Un autre atout de SUNISIDEUP est la possibilité de fabriquer, grâce une technologie très bien contrôlée et reproductible, un très grand nombre de circuits de différentes tailles et formes. Ceci permettra d’appréhender le problème de variabilité qui représente un enjeu important vers la construction d’architecture complexe comprenant un grand nombre d’éléments quantiques.

Les niveaux de spin des dopants dans des cristaux ultra-purs constituent un système de grand intérêt pour le traitement de l'information quantique (QIP). Cependant, exploiter pleinement le potentiel quantique des spins à l'état solide nécessite de les interfacer avec des porteurs d'informations quantiques (photons) et / ou d'autres systèmes quantiques contenant des informations quantiques à stocker. Par ailleurs, les systèmes quantiques hybrides combinant l'électrodynamique quantique de circuit (circuit QED) avec des spins dans l'état solide sont très attractifs pour les technologies quantiques à venir. Dans MIRESPIN, nous proposons une plate-forme polyvalente permettant d'interfacer des spins électroniques à longue durée de vie de cohérence avec des photons micro-ondes, basée sur le couplage des spins avec des résonateurs supraconducteurs. Notre objectif est d'atteindre une sensibilité permettant de détecter un spin unique et le régime d'interaction quantique cohérent (couplage fort) entre des spins individuels et des photons micro-ondes uniques. Pour ce faire, nous développerons des cristaux dopés par des terres rares de 'qualité quantique' et de nouvelles architectures de résonateurs supraconducteurs à haut Q que nous couplerons pour la première fois ensemble. Les avancées ciblées devraient être des clés de voûte pour le développement de mémoires quantiques micro-ondes et de réseaux quantiques intégrés. Des progrès considérables dans la détection des photons micro-ondes et la manipulation de leur état quantique ont été obtenus ces dernières années en raison des développements dans les circuits quantiques supraconducteurs, l'électronique haute fréquence et la technologie cryogénique. Cependant, le couplage d'un spin individuel avec un photon unique reste un défi en raison de la faible constante de couplage qui peut être obtenue avec les micro-résonateurs classiques. La stratégie originale poursuivie dans MIRESPIN pour augmenter à la fois la force de couplage et la résolution spatiale vers la détection de spin unique et le couplage fort repose sur l'incorporation d’une constriction nanométrique intégrée dans un résonateur supraconducteur à haut facteur de qualité. Une telle constriction permet un fort confinement du champ micro-onde et donc une amélioration remarquable de l'interaction spin-photon. En tant que système de spin, nous proposons les ions terres rares dans des cristaux oxydes du fait de leurs grands facteurs g, ce qui améliore leur couplage par rapport à d'autres spins (par exemple les défauts dans le diamant), et leurs longues durées de vie de cohérence, pouvant être étendues de plusieurs ordres de grandeur grâce aux transitions ZEFOZ. De plus, les terres rares possèdent la caractéristique unique parmi les spins à l'état solide de présenter des transitions optiques avec un élargissement homogène extrêmement étroit, ce qui fournit une interface optique permettant, entre autres, une préparation des spins, une lecture et une réinitialisation des états de spin purement optiques ainsi que la conversion de photons micro-ondes vers le domaine optique. Dans nos recherches nous allons nous concentrer sur les ions terres-rares avec un nombre impair d'électrons, tels que l'erbium ou l'ytterbium car ils possèdent un spin électronique, ce qui est essentiel pour l'interfaçage avec les circuits supraconducteurs. MIRESPIN est divisé en quatre acitivités (work package) dont trois scientifiques et une sur la gestion, la diffusion et l'exploitation. Ils bénéficieront d'une collaboration forte entre des partenaires partageant une connaissance scientifique unique ainsi que des capacités techniques complémentaires. Pour le succès du projet, nous comptons donc combiner plusieurs avancées technologiques de pointe, y compris la croissance de cristaux dopés terres-rares ultra-purs, la spectroscopie optique de haute résolution aux températures de l'ordre du millikelvin et des résonateurs supraconducteurs à l'échelle nanométrique.

L’objectif de ce projet est de développer et d’explorer une nouvelle approche en nano-optomécanique en cavité en insérant un nano-résonateur mécanique dans une cavité optique de très faible volume. On couple ainsi les vibrations du nano-résonateur au champ lumineux de la microcavité. Le but du projet est d’atteindre et d’étudier le régime de couplage ultra-fort, lorsqu’un seul photon intra-cavité est capable de déformer l’oscillateur de plus que ses fluctuations de point zéro. Cette déformation conduit également à une modification du champ intracavité, ce qui devrait alors rendre les systèmes envisagés non-linéaires et bistables pour moins qu’un photon intracavité en moyenne. Ce régime représente un objectif fondamental en optomécanique en cavité, qui n’a pas encore pu être atteint à cause de la très faible force exercée par le champ électromagnétique associé à un photon unique. Ainsi la totalité des expériences dans le domaine ont été pour l’instant réalisées avec de très grand flux de photon, un régime dans lequel la non-linéarité intrinsèque du couplage optomécanique disparait, alors qu’elle représente une ressource intéressante pour l’optique quantique et l’information quantique. Ce tour de force est envisageable à condition d’employer des nanorésonateurs mécaniques présentant des sensibilités en force record, démontrées au niveau de quelques 10zN/Hz^(1/2) à basse température (20mK), combinés à des microcavités optiques permettant de confiner fortement et d’exacerber le champ électromagnétique. Le projet est motivé par les nouvelles applications envisageables en optique quantique et en information quantique, comme par exemple la mesure quantique non-destructive de l’intensité d’un faisceau laser fonctionnant à des puissances de l’ordre de quelques picowatts, basée sur la mesure du recul mécanique induit sur l’oscillateur par un seul photon intracavité. Ceci permettra de développer un système présentant des non-linéarités optiques à l’échelle du photon intracavité unique. De plus, dans ces régimes les fluctuations et valeurs moyennes des champs présentent alors une amplitude comparable, ce qui a été très peu étudié jusqu’à présent et ouvre la voie à de nouveaux développements théoriques et expérimentaux. Les nano-résonateurs mécaniques employés sont des nanofils suspendus en carbure de silicium, largement étudiés ces dernières années à l’institut Néel pour effectuer des mesures de force ultrasensibles. Deux types de microcavités optiques seront utilisés: des microcavités fibrées développées au laboratoire Kastler Brossel dans l’équipe Atom chips, ainsi que des cavités à cristaux photoniques en InGaP développées au C2N. Ces deux systèmes diffèrent notamment par leur compacité et leur accordabilité, ce qui permettra de couvrir un plus large éventail d’applications, tout en permettant d’explorer et d’optimiser ces microstructures dans de nouveaux régimes. Les activités théoriques exploratoires seront menées au LOMA. Elles viseront à explorer en profondeur ce nouveau régime en optomécanique, permettant de générer des non-linéarités fortes à l’échelle du photon unique, avec des applications fondamentales en optique quantique et en théorie de la mesure.

Le projet RyBoTIn, d’une durée de 36 mois, a pour but de réaliser des matériaux topologiques artificiels à l’aide de matrices bidimensionnelles d’atomes de Rydberg individuels. Les propriétés topologiques reposeront sur l’interaction dipôle-dipôle résonante entre atomes de Rydberg. Cette interaction fait qu’une excitation peut « sauter » d’un atome à l’autre, d’une manière analogue au passage d’un atome d’un site d’un potentiel périodique à un site voisin avec un constante de couplage tunnel complexe. De plus, puisqu’un atome de Rydberg ne peut porter qu’une seule excitation, ce système est l’équivalent d’un ensemble de bosons de cœur dur, c’est-à-dire présentant une interaction répulsive infiniment forte sur un même site. Cette propriété permet donc d’étudier ces matériaux topologiques artificiels en présence d’interactions fortes, et donc d’aller au-delà des propriétés à un corps, ce qui est l’un des enjeux majeurs du domaine. Nous souhaitons en particulier réaliser le premier isolant topologique bosonique, c’est-à-dire l’analogue bosonique de l’effet Hall quantique fractionnaire. Au cours du projet, nous démontrerons expérimentalement que l’interaction dipole-dipole résonante permet d’induire le couplage spin-orbite nécessaire pour obtenir un système topologique. Nous utiliserons ce couplage pour créer, dans un système bidimensionnel, des états de bord protégés topologiquement. Enfin nous explorerons le régime d’interactions fortes, dans lequel on s’attend à observer un isolant topologique fractionnaire bosonique. Ce projet permettra de valider un simulateur quantique à atomes de Rydberg et d’explorer des questions ouvertes de la physique des isolants topologiques (par l’étude du rôle des interactions de cœur dur dans des isolants topologiques bidimensionnels). Le projet RyBoTIn est une collaboration entre l’équipe expérimentale d’Antoine Browaeys à l’Institut d’Optique (Palaiseau, France) et le groupe de théorie de Hans-Peter Büchler (Stuttgart, Allemagne).

Le contrôle quantique tente d'appliquer et d'étendre les principes déjà utilisés pour les systèmes de contrôle classiques au domaine quantique. Nous espérons ainsi établir une théorie de contrôle spécifiquement dédiée à la régulation des systèmes quantiques. Cette proposition aborde certains problèmes clés liés au contrôle des systèmes quantiques ouverts en appliquant un contrôle par rétroaction quantique. Les systèmes quantiques ouverts sont des systèmes quantiques en interaction avec un environnement. Cette interaction perturbe les états du système et entraîne une perte d'informations du système vers l'environnement. Cependant, en appliquant un contrôle de rétroaction quantique, le système peut “lutter” contre cette perte d'informations. Le principal obstacle est que les stratégies standard du contrôle classique ne sont pas immédiatement applicables aux systèmes quantiques. Bien que la théorie ait beaucoup évolué, il reste de nombreuses questions en suspens concernant l'optimalité, la robustesse et les meilleures méthodes de conception permettant de traiter des modèles quantiques génériques pouvant être implémentés dans des expériences concrètes avec moins de difficultés. Le premier objectif de Q-COAST est de développer des stratégies plus efficaces et plus robustes pour la conception à rétroaction quantique appliquée aux systèmes quantiques ouverts. Deuxièmement, nous examinons la situation dans laquelle les entrées sont dans des états non classiques, le cas où la généralisation du cas classique au cas quantique devient plus difficile. Ces états sont d'une importance cruciale pour le traitement de l'information quantique évolutive. Notre troisième objectif est d'aller au-delà des outils existants pour concevoir des estimateurs et des contrôleurs. Ceci sera réalisé en introduisant de nouvelles voies via l’interaction entre les domaines de la mécanique statistique quantique, de la géométrie de l’information quantique, du filtrage quantique et du contrôle par rétroaction quantique. L'objectif final est de développer d'autres simulations numériques des composants quantiques et de mettre en œuvre les stratégies proposées dans des expériences réelles. Afin de réaliser ces implémentations expérimentales, le projet impliquera une collaboration avec les principaux groupes expérimentaux qui ont appliqué avec succès les principes théoriques du contrôle par rétroaction aux systèmes quantiques actuels.

Le projet ODISSE est à la croisée des chemins des problèmes inverses pour les équations aux dérivées partielles (EDP) d’évolution et de la théorie des observateurs pour les systèmes dynamiques. Ces deux disciplines ont une longue et riche histoire d’interactions et leur chevauchement devient de plus en plus évident. Le projet ODISSE propose des contributions fondamentales et théoriques dans la conception d'observateurs pour reconstituer en ligne les paramètres manquants pour certains systèmes d'EDP et leur implémentation dans le cas d'exemples concrets. En effet, pour analyser, surveiller ou contrôler les phénomènes physiques ou biologiques, la première étape consiste à fournir une modélisation mathématique sous la forme d’équations mathématiques décrivant l’évolution des variables du système. Certaines de ces variables sont accessibles par la mesure et d’autres non. L’un des problèmes de la théorie du contrôle est celui de la conception des algorithmes permettant de fournir des estimations en temps réel des données non mesurées à partir d’autres variables mesurées. Ces algorithmes d'estimation s'appellent des observateurs d'état et sont utilisés dans de nombreux dispositifs. La mise en oeuvre de tels algorithmes dans le contexte des systèmes décrits par des EDP hyperboliques, qui sont des systèmes de dimension infinie en ce sens que la variable d’état du système appartient à un espace fonctionnel de dimension infinie, est un sujet de grand intérêt, tant du point de vue pratique que théorique. Les systèmes modélisés par des EDP hyperboliques, qui peuvent être d'ordre un ou deux, correspondent à des phénomènes de propagation d’ondes et apparaissent dans de nombreux phénomènes physiques et applications industrielles. Le projet ODISSE vise à développer des outils méthodologiques rigoureux pour la conception d'algorithmes d'estimation pour des systèmes issus d’EDP hyperboliques, mettant particulièrement l’accent sur deux équations typiques : les équations de transport (EDP hyperbolique de premier ordre) et les équations d’ondes (deuxième ordre). Dans cet objectif, les propriétés d’observabilité de ce type de systèmes seront étudiées et de nouveaux outils développés. Plus précisément, le projet ODISSE a pour l’objectif de : 1- Trouver un moyen de relier la notion d'identifiabilité en problèmes inverses pour les EDP et celle d'observabilité pour la conception d'observateurs. 2- Pour les paramètres identifiables au sens des problèmes inverses pour les EDP, synthétiser un algorithme d'estimation robuste et en ligne. 3- Essayer d'intégrer dans l’étude des systèmes d'EDP les avancées récentes dans le domaine de la conception d'observateurs pour des systèmes non linéaires de dimension finie. Inversement, étudier l’utilisation éventuelle des outils issus de la dimension infinie dans la synthèse d'observateurs pour des systèmes de dimension finie. 4- Implémenter les algorithmes proposés et entreprendre une analyse de convergence des systèmes discrétisés (de dimension finie) vers les systèmes continus de départ (de dimension infinie). Ces défis seront traités dans le projet ODISSE à travers une étroite collaboration entre des chercheurs en automatique et en mathématiques appliquées issus de la communauté des problèmes inverses et de la synthèse d'observateurs. Plusieurs applications de contrôle serviront de banc d’essai pour évaluer la pertinence pratique des outils théoriques qui seront développés. Plus spécifiquement, nous examinerons : les procédés de cristallisation en batch, les procédés de polymérisation et l’élastographie transitoire.

Au cours de la dernière décennie, les méthodes proximales ont permis des avancées significatives en optimisation en grande dimension. Dans le même temps, les réseaux de neurones (RN) profonds ont conduit à des résultats impressionnants dans divers domaines d’applications de la science des données. Néanmoins, les raisons fondamentales de leurs excellentes performances sont encore mal comprises mathématiquement. Récemment, nous avons montré que la quasi-totalité des fonctions d’activation utilisées dans les architectures de RN (par exemple, les fonctions multivariées « aplaties » des réseaux à capsules) s’identifient à des opérateurs proximaux de fonctions convexes. Cette observation ouvre de nouvelles perspectives en apprentissage profond, permettant d’exploiter les liens étroits existant entre les structures de RN et les algorithmes proximaux itératifs. Dans ce projet, nous proposons trois axes de recherche. Tout d’abord, la fragilité bien connue des RN vis-à-vis des perturbations adverses sera étudiée. Pour ce faire, des techniques de points de fixes reposant sur les propriétés de contraction de ces opérateurs d’activation seront exploitées. Les résultats préliminaires que nous avons déjà obtenus seront étendus à des architectures plus générales que les perceptrons multi-couches (par exemple, les réseaux résiduels et les GANs). De nouvelles architectures potentiellement plus robustes seront proposées en s’inspirant de méthodes proximales existantes. Des algorithmes d’apprentissages dédiés seront également conçus permettant de contrôler la constante de Lipschitz des RN considérés et ainsi de faire un pas décisif vers leur certifiabilité. En second lieu, une nouvelle formulation des problèmes inverses sera proposée, visant à remplacer les fonctions de régularisation convexes usuelles par une approche de régularisation fondée sur des opérateurs maximaux monotones (OMM). Cette stratégie permettra de gagner non seulement en généralité, mais aussi en flexibilité. Ceci sera rendu possible grâce à l’apprentissage supervisé d’OMM à partir des données disponibles. Cette approche conduira à des algorithmes itératifs « plug and play » efficaces pour résoudre les problèmes de restauration/reconstruction d’images. Dans ces méthodes, les étapes de débruitage seront réalisées à l’aide d’un RN. Un des avantages majeurs de notre cadre sera de conduire à des résultats de convergence rigoureux des schémas itératifs obtenus. Le dernier axe de recherche portera sur l’étude des méthodes d’apprentissage profond de dictionnaires (APD). Celles-ci apparaissent actuellement comme des alternatives sérieuses aux RN. A chaque étape de ces méthodes, une fonction de coût non lisse est optimisée dans le but de construire une représentation optimale des données analysées, dans un dictionnaire adapté. Cette optimisation étant usuellement réalisée à l’aide de techniques proximales, ces méthodes peuvent être interprétées comme l’usage d’un opérateur d’activation non linéaire « intelligent ». Notre objectif sera de clarifier les relations existant entre l’APD et les RN de façon à rendre les techniques d’APD plus efficaces, tout en analysant plus précisément leurs performances. De plus, des stratégies seront élaborées afin accroître la flexibilité des approche d’APD en les rendant adaptatives aux données traitées. En termes de retombées méthodologiques, ce projet devrait conduire à des progrès significatifs dans l’interprétabilité des RN et dans la proposition de nouvelles méthodes permettant d’améliorer leur fiabilité. En termes de retombées pratiques, les méthodes développées conduiront à une nouvelle génération de techniques pour résoudre des problèmes se posant dans trois champs d’applications: l’imagerie médicale 3D (collaboration avec GE Healthcare), l’analyse de données du domaine de l’énergie et de l’environnement (collaboration avec l’IFPEN) et la modélisation non-linéaire multivariée de moteurs électriques (collaboration avec Schneider Electric).

Avec l'énorme quantité de données impliquées dans l'entraînement d'un système d'apprentissage machine, ainsi que la tendance à pousser l'intelligence artificielle vers les appareils mobiles et les systèmes embarqués, la prise en compte des contraintes de calcul et de mémoire est d'un intérêt primordial dès le départ dans la conception de méthodes d'apprentissage machine. L'une des caractéristiques des approches modernes de l'intelligence artificielle est que les différents types de contraintes découlant de l'efficacité statistique (c'est-à-dire en fonction de la quantité de données d'entraînement) et de l'efficacité computationnelle (c'est à dire en fonction de la taille mémoire et du temps de calcul) doivent être considérés simultanément, et non séparément. Bien que la réflexion sur les algorithmes efficaces dans les deux sens ci-dessus ait été présente depuis les origines du domaine de l'apprentissage machine, la prise en compte commune de ces questions s'est considérablement accélérée au cours de la dernière décennie. L'objectif principal de cette chaire sera de combiner l'expertise et les outils de l'optimisation, de la statistique et de l'informatique théorique pour prendre en compte les structures cachées dans les données et concevoir des algorithmes fiables, statistiquement efficaces, et computationellement efficaces exploitant une telle structure. Un aspect clé qui sera considéré est celui de l'adaptabilité, c'est-à-dire l'ajustement automatique des modèles statistiques ou des hyperparamètres impliqués, ainsi que du type et de la quantité d'accélération computationnelle (comme la parallélisation, ou la représentation en petite dimension), piloté par les données elles-mêmes. Pour les objectifs d'enseignement, un principe central est d'exposer les étudiants à des parties pertinentes des domaines mentionnés ci-dessus (optimisation, statistiques, informatique théorique) et de les mettre en mesure de comprendre, contrôler et finalement façonner (et non seulement d'utiliser) les derniers développements en matière d'intelligence artificielle. L'accent sera mis sur l'interaction entre les différents domaines, de sorte que la pensée et les compétences de l'étudiant soient forgées par un principe de croisements mutuels, autant que par des cours spécialisés sur des sujets techniques et actuels.

La croissance rapide de la recherche en IA et de ses applications offre des opportunités sans précédent mais aussi des inquiétudes légitimes. Dans ce contexte, nous nous engageons à faciliter l’accès et l’utilisation de l’IA par un large segment de la population. Rendre l'IA plus accessible à tous devrait à la fois être un facteur important de croissance économique et contribuer à renforcer la démocratie. Cette proposition se concentre sur l'IA basée sur les données. La recherche proposée vise à réduire le besoin d’expertise humaine dans la mise en œuvre d’algorithmes de reconnaissance de formes et de modélisation, dans divers domaines d’application (médecine, ingénierie, sciences sociales, physique), en utilisant de multiples modalités (images, vidéos, texte, séries temporelles, questionnaires). À cette fin, nous organiserons des compétitions scientifiques en apprentissage automatique (AutoML). Nous proposerons des situations de plus en plus difficiles et diversifiées, pour conduire les participants à réduire davantage le besoin d'intervention humaine dans le processus de modélisation. En impliquant ainsi la communauté scientifique, nous multiplierons par un facteur important le financement reçu. Le code de tous les gagnants sera open-source. Cet effort aboutira à un défi AutoRL (Apprentissage par Renforcement Automatisé) dans lequel les participants devront soumettre du code qui sera testé à l'aveugle sur de nouvelles tâches RL inconnues. Reconnaissant qu’il n’existe pas d'apprentissage automatique sans bonnes données, nous souhaitons également consacrer une partie de notre temps à éduquer le public sur la collecte et la préparation appropriées des données. Notre objectif est de mettre en place des bonnes pratiques pour réduire les problèmes de biais et de non reproductibilité par manque de données. Nous encouragerons également la protection de la confidentialité des données en fournissant un logiciel permettant de remplacer les données réelles par des données synthétiques réalistes. Cela facilitera l'élargissement de l'accès aux données confidentielles ayant une valeur commerciale ou personnelle. Un aspect complémentaire original de notre proposition consiste à transformer des défis scientifiques ou industriels de grande envergure en «patrons» simplifiés, en utilisant des données de substitution (par exemple synthétiques), et en incluant des solutions prêtes à l'emploi. Ces patrons présenteront une grande variété d'applications de l'IA, afin de faire appel à l'imagination des entrepreneurs du monde entier, sans expertise particulière en IA. En clonant simplement un patron et en remplaçant les données, une organisation pourra obtenir des résultats de base immédiats et éventuellement les affiner en démarrant un défi interne ou externe. Pour faciliter ce processus, nous mettrons à disposition gratuitement notre plateforme de challenge open-source Codalab et fournirons des ressources informatiques supplémentaires, en fonction du mérite et des besoins. Notre proposition poursuivra aussi des aspects fondamentaux de recherche scientifique. Nous travaillerons sur les garanties théoriques pouvant être offertes (1) pour équilibrer l'utilité et la confidentialité des données synthétiques; (2) pour AutoML dans le contexte d'un apprentissage «any time» et «any ressource», à savoir des garanties de performance des solutions IA lorsque les ressources informatiques sont rares et que l'intervention humaine est minimale. Notre effort pour rendre l'IA plus accessible à tous devrait profiter à toutes les couches de la société. Cela facilitera l'enseignement de l'IA, les compétitions étant une bonne ressource pédagogiques. Cela permettra aux petites et moyennes entreprises d’apporter des solutions d’IA avec un petit budget et devraient favoriser la création de startups. Enfin, les volontaires souhaitant contribuer à l’IA pour le bien de l'humanité disposeront d’une plateforme leur permettant de créer rapidement des applications.

Edge computing (EC) and the development of portable devices such as cell phones, autonomous robot or health tracking systems represent one of the big challenges for artificial intelligence (AI) deployment. These hardware systems present very tight constraints in terms of energy consumption and computing power that today’s AI strategies cannot cope with. While high power GPU are well adapted to deep neural network implementations that should strongly benefit to AI development, ultra-low power and robust computing with limited resources need to be proposed for EC applications. To this end, we propose to explore the hardware implementation of small-scale neural networks with limited complexity that could satisfy EC requirements. Notably, spiking neural networks present a real opportunity to this end since, they can combine low power operation and non-trivial computing functions as biological neural networks do. In fact, spiking neural networks (SNNs) of moderate size can reproduce important aspects that are not considered in state-of-the-art machine learning approaches: i) non-linear dynamical regime (i.e. synchronized, critic, driven by attractor dynamics, sequences of spikes) that might explain basic mechanisms in perception and ii) the fast computing that occurs in the brain even if neurons are slow. The UNICO project proposes to address the material implementation of such SNNs by integrating in a dedicated hardware, the key ingredients at work in such SNNs. In fact, we can anticipate that the physical implementation of such highly parallel systems will encounter strong limitations with conventional technologies. A real breakthrough for Information and Communication Technologies would be to capitalize on emerging nanotechnologies to implement efficiently these SNNs on an ultra-low power hardware. Here, state of the art analog resistive memory technologies, or memristive devices, will be developed and integrated in the Back End Of Line of CMOS for implementing analog SNNs. By gathering competences from material sciences, device engineering, neuromorphic engineering and machine learning, we will explore how such SNNs can be deployed on various computing tasks of interest for EC applications. The expected innovations at both the hardware and computing levels could benefit to a wide range of AI applications in the future.

L’évaluation multi-critères des systèmes agri-alimentaires est essentielle pour améliorer la durabilité des chaînes de valeurs. Pour réaliser une telle évaluation, la collecte et la gestion de données sur l’ensemble des activités des systèmes agri-alimentaires est d’importance majeure. Il y a un réel besoin de structurer, stocker et partager les données liées à la transformation des matières premières agricoles en aliments, domaine actuellement peu documenté. Dans ce but, trois approches différentes et complémentaires ont été développées au sein du plus grand institut de recherche en agriculture, alimentation et environnement : la plateforme MEANS, qui met à disposition des outils et une base de données pour les praticiens en Analyse de Cycle de Vie ; la base de données BaGaTel, structurée par l’ontologie PO², qui contient des données relatives au procédés de transformation et aux aliments ; @Web, qui est une application web permettant la gestion de tableaux de données dans le langage du web sémantique. L’objectif du projet DataSusFood est de développer un système interopérable tirant parti de ces approches pour mettre à disposition des données ouvertes en accord avec les principes FAIR. Les développements des logiciels, modules et scripts adéquats pour l’interopérabilité (WP1), la saisie des données (WP2) et l’accessibilité des données (WP3) seront réalisés en étroite collaboration entre informaticiens et utilisateurs. Trois cas d’études appuieront ces développements : la production de fromage, de poudre de protéines laitières et d’emballages alimentaires. Les outils et données produits par le projet DataSusFood seront d’un intérêt majeur pour les scientifiques, instituts techniques, industries et agences gouvernementales traitant des données ouvertes et/ou des enjeux de durabilité des systèmes agri-alimentaires.

Le projet SoCoRe! (Science ouverte pour la Conservation / Restauration du patrimoine culturel) vise la structuration et l’ouverture des données produites par l’activité de conservation / restauration du patrimoine culturel matériel. Porté par la Fondation des Sciences du Patrimoine, qui regroupe une très large communauté scientifique dans ce domaine, le projet SoCoRe! continue l’effort, soutenu par la fondation, de conception de modèles, vocabulaires, plateformes et outils communs pour le partage des données de conservation / restauration. L’objectif du projet SoCoRe! est de construire les outils nécessaires pour la production de données respectant les modèles communs, pour le stockage, le partage et l’interrogation des données de la communauté, ainsi que de spécifier les bonnes pratiques et les procédures pour s’inscrire dans cette démarche pour une science ouverte.

Toutes les disciplines scientifiques expérimentales, et en particulier celles de la neuroimagerie et des neurosciences font face à des défis de gestion de données, de réplication de résultats scientifiques, ou aux difficultés de réutilisation et de partage de données et d’outils logiciels. Afin d’adresser ces défis, la communauté de neuroimagerie s’engage dans un effort international pour la standardization des données d’imagerie par résonance magnétique (IRM), et plus récemment des données de magnétoencéphalographie (MEG) en 2018 et électroencéphalographie (EEG) en 2019. Ce format appelé BIDS (Brain Imaging Data Structure) a désormais besoin d’augmenter son adoption dans la communauté notamment Française, et cela nécessite le développement d’outils logiciels qui fonctionnent de façon transparente avec des données au format BIDS. Ce projet s’intéresse en particulier à l’écosystème MEG et EEG, moins mature, avec trois objectifs: 1) accélérer les cycles de recherche en permettant aux outils logiciels d’exploiter les données au format BIDS, 2) simplifier le partage de données de qualité à l’aide d’outils automatiques de validation, 3) former les neuroscientifiques Français afin qu’ils exploitent au mieux les données existantes EEG/MEG au format BIDS et publient leurs données sans gros efforts. Afin de répondre à ces trois objectifs, le consortium propose: -de consolider le validateur javascript qui permet de garantir que des données EEG/MEG sont conformes au standard avec un navigateur web. - de rendre le logiciel MNE-Python utilisé par des dizaines de labos dans le monde (approx. 500 citations en 4 ans) plus compatible avec le format BIDS. - de développer les premières applications autonomes (les BIDS Apps) qui permettront l’analyse de données MEG/EEG dans un cloud sécurisé. - de partager avec la communauté des neurosciences des données et scripts d’analyses avancées issus des travaux de recherche des plateformes d’imagerie du CEA Neurospin et de l’Institut du Cerveau et de la Moelle (ICM), afin d’établir des pipelines standardisées de traitement de données à travers labos français et de contribuer ainsi à l’état-de-l’art sur les bonnes conduites de partage de données - d’organiser et contribuer à la dissémination des outils et des savoirs faire, via notamment un événement satellite sur l’écosystème BIDS EEG/MEG lors du workshop CuttingEEG organisé en 2020 à Marseille, et lors d’autres évènements internationaux (BIOMAG 2020, HBM, FENS). Un ingénieur sera recruté pendant 18 mois en interaction entre Inria, le CEA Neurospin et l’ICM.

Plusieurs études scientifiques suggèrent la possibilité de diminuer l’utilisation de produits phytosanitaires de 10 à 30% sans perte de marge pour les agriculteurs. Le projet MoCoRiBA vise à permettre cette évolution stratégique et tactique pour les insecticides et fongicides en grandes cultures. Pour cela il propose d'enrichir l’information dont agriculteurs et conseillers disposent en temps réel et dès l’implantation. Pression actuelle de maladies et ravageurs, pratiques adoptées par des agriculteurs économes dans des conditions similaires, et leurs impacts combinés sur les rendements seront ainsi intégrés pour supporter la prise de décision. Cette ambition s’appuie d’une part sur le développement de modèles statistiques et d’autre part sur la co-construction d’un outil innovant, par un consortium associant des équipes de recherche, des groupes d’agriculteurs et des organismes de conseils (instituts techniques, industriel, chambre d’agriculture). Mobilisant des modèles statistiques sur des jeux de données disponibles à l’échelle nationale (données d’épidémiosurveillance, données météorologiques, réseau DEPHY fermes, bases IGN, RPG, …) nous produirons une information de pression de bioagresseurs prenant en compte notamment le paysage et les abondances passées autour des parcelles. Ces modèles seront disponibles pour une trentaine de bioagresseurs répartis sur cinq cultures (blé, colza, maïs, pommes de terre et betterave). Ces mêmes jeux de données nous permettront aussi par apprentissage machine (réseaux de neurones profonds) d’évaluer ce que serait la décision de traitement d’agriculteurs plus ou moins économes dans des conditions similaires de pressions de bioagresseurs et de pratiques passées. Enfin, nous évaluerons l'impact conjoint des pressions de bioagresseurs et des pratiques de contrôle sur les rendements. La combinaison de ces trois modèles de pression, pratiques et rendement permettra d'estimer la trajectoire du système de culture jusqu'à la récolte et son rendement potentiel suivant le type d'itinéraire technique choisi. En parallèle du développement de ces modèles, un diagnostic des usages liés aux produits phytosanitaires sera réalisé auprès de plusieurs groupes d’agriculteurs avec leurs conseillers pour mieux cerner la forme que doit prendre l’outil. Les modèles seront ensuite intégrés à un prototype à destination des agriculteurs et conseillers. Ce prototype évoluera au gré des retours des fournisseurs de service de conseil et de gestion de parcellaire (Terres Inovia, WIUZ, ITB) et des agriculteurs mis en situation d’usage seuls ou en groupes. Nous aboutirons ainsi à un outil intégré aux plateformes numériques de Terres Inovia et WIUZ et intégrable dans d'autres plateformes numériques existantes de gestion de parcellaire. Cet outil sera ainsi en mesure d’exploiter pour la prédiction les informations déjà saisies par les agriculteurs dans ces outils (localisation et pratiques passées). Il sera aussi en mesure d’améliorer ses capacités de prédiction au grès des accords de partage de données d’agriculteurs avec les prestataires de service de gestion de parcellaire. Enfin, il pourra servir de base à une extension à la gestion des insecticides et fongicides en arboriculture et viticulture.

La proposition BOREAS-STG19 concernait les vagues de froid de l'hiver. Le but était de déterminer les changements (potentiels) de fréquence / intensité des ces phénomènes dus au forçage anthropique. BOREAS-STG19, visait à évaluer le rôle des composantes thermodynamiques et dynamiques dans ces événements à grande (synoptique) et à petite (convective) échelle. Les critiques exprimées par le groupe d'experts PE10 portaient sur trois aspects: i) la définition de la vague de froid était imprécise car BOREAS se focalisait à la fois sur les épisodes de froid et sur les épisodes neigeux, ii) l'utilité d'étudier les vagues de froid dans un contexte de réchauffement climatique a été remise en question, iii) l’utilisation de modèles de faible dimension a été remise en question car leur résolution n’est pas adéquate pour représenter les phénomènes à petites échelles. Le projet BOREAS soumis à l'appel STG20 résout ces problèmes en: i) concentrant le projet sur les tempêtes de neige plutôt que sur les vagues de froid, ii) en montrant que le lien entre le réchauffement global moyen et tempêtes de neige est loin d'être trivial, iii) substituant les modèles climatiques de faible dimension avec des simulations à haute résolution, capables de fournir une représentation détaillée des processus physiques conduisant aux tempêtes de neige. L'abstract soumis à l’appel STG20 est donc le suivant: «BOREAS évalue comment le changement climatique modifie la fréquence et l’intensité des tempêtes de neige qui affectent les grandes zones peuplées d’Europe en hiver. Les émissions anthropiques sont responsables de l'augmentation de la température. Néanmoins, nous observons toujours des tempêtes de neige en hiver. Cette contradiction apparente provient des effets subtils du changement climatique sur les événements extrêmes provoqués par la circulation atmosphérique. En effet, les tempêtes de neige sont associées à des cyclones extratropicaux qui se propagent vers le sud plutôt que vers l'est en raison des méandres du jet-stream aux latitudes moyennes. Dans le climat actuel, la combinaison de températures hivernales plus élevées à la surface et l'advection d'air froid dans l'atmosphère associée à ces cyclones extratropicaux augmente l'évaporation et les précipitations convectives, ce qui conduit souvent à des tempêtes de neige plus intenses que par le passé. Dans un climat futur, il est difficile de savoir si l’effet de l’augmentation de la température aura une influence sur le jet-stream et la convection. BOREAS clarifiera cela en: 1) Suivant les modifications de l'amplitude des méandres du jet dans les scénarios d'émissions futurs en projetant la dynamique du jet dans les simulations CMIP6 sur un sous-ensemble d'indicateurs instantanés de la circulation Atlantique. Cela permettra d'évaluer l'abondance des conditions météorologiques susceptibles de provoquer des tempêtes de neige dans le futur, 2) évaluant la capacité du feedback convectif local à augmenter les chutes de neige malgré des températures plus élevées grâce aux simulations à haute résolution forcées par des conditions au bord futures (par ex. & végétation). Les simulations fourniront un aperçu complet des futures tempêtes de neige en Europe.» Sur la base de ces améliorations, je demande à l'ANR-Tremplin le financement nécessaire pour lancer l'analyse de tempêtes de neige à grande échelle dans les simulations climatiques existantes en évaluant les modifications apportées aux trajectoires des cyclones extratropicaux par le changement climatique. L’objectif sera d’évaluer l’évolution de la fréquence des cyclones extratropicaux polaires se déplaçant vers les latitudes moyennes en analysant les changements de zonalité du jet-stream à latitudes moyennes en s'appuyant sur des indicateurs dynamiques qui mesurent l’ondulation du jet.

The demand for high density, low power and fast spin logic devices requires the combination of materials that can provide suitable spin transport channels with long spin lifetime and spin propagation, as well as topologically stable spin textures that can act as fast information carriers. These prerequisites for the development of spintronic technology in next years can be fulfilled by exploiting the spin and momentum degrees of freedom of electrons (Spin-Orbitronics, SO) in specific multi-layered structures. In addition, the discovery of a strong Dzyaloshinskii-Moriya Interaction (DMI) at the Graphene (Gr)/Ferromagnetic (FM) interface is a crucial step to promote SO technology enabling the electrical control of the transport and manipulation of (topologically protected) magnetic structures. The integration of graphene as efficient spin transport channel in the technology based on chiral spin textures depends, however, on our ability to fabricate Gr-based perpendicular magnetic anisotropy (PMA) systems with tailored interfacial Spin Orbit Coupling (SOC). The partners of the consortium have already demonstrated the ability to tune the SOC by metal intercalation and the important magnetic interactions including the perpendicular anisotropy, the interlayer dipolar fields or the interfacial DMI by layer engineering, in order to control the chirality of the magnetic domain walls and skyrmions, to detect electrically nanometer spin textures, to realize graphene mediated antiferromagnetic coupling (AFC) between FMs, and finally to engineer ferroelectricity for application in various flavours of ferroelectric memories. SOgraphMEM project aims to i) functionalize the SOC induced parameters, ii) characterize, and iii) test the graphene based Spin-Orbitronic systems/devices operating at room temperature by exploiting the advantages of combining FM ultrathin films underneath of a Gr layer, non-magnetic films of heavy metals (HM), and ferroelectric (FE) compounds (doped-HfO2, HfZrO2). We aim at exploiting the polarization of the FE in order to ultimately realize voltage-controlled resistive and magnetic switching devices. We will adopt a specific methodology to fabricate the stacks, which will have the following sequence FE / Gr / FM / HM onto insulating oxides. In order to stabilize the spin textures, we will also explore the use of AFC through Gr in synthetic antiferromagnetic (SAF) stack, i.e. FM2 / Gr / FM1. Different issues related to the electric field control of the interface-SOC-induced effects will be addressed: a) effects of the electric field onto the surface magnetic anisotropy and DMI, b) spin orbit torque (SOT) and spin transfer torque (STT) characteristics as function of an external magnetic and/or electric field, c) magnetic anisotropy of the induced magnetic moment in Gr, d) electrical and magnetic resistive switches. In view of practical applications, SOgraphMEM will open the way for the development of the next generation of spintronics devices beyond the Moore’s law, exhibiting low power, high velocity and large density, as well as efficient spin injection/detection. The SOgraphMEM consortium is composed by seven research institutions (IMDEA, UMPHY, SOLEIL, ALBA, NAMLAB, JUELICH and UCL) from four EU countries (Spain, France, Germany, Belgium) and comprises a group of experts in the required fabrication and characterization techniques, in multiscale theory, as well as the facilities and engineering expertise to produce the proposed systems/devices. In addition, the Consortium complements the capabilities already available at the Graphene Flagship, making available a list of sophisticated techniques.

The OPERA project aims at mastering the synthesis, the studies and the theoretical understanding of nanoscale graphene (nanographene) materials with perfectly defined structures and on-demand designed properties. The nanographene materials developed in OPERA will be studied in a series of quantum optics experiments in the view to evaluate their potential interest for quantum devices. To do so, OPERA gather partners with complementary skills: chemical synthesis, theory/modelling, spectroscopy, and quantum optics. Over the last years, significant progress has been made on the development of nanographene materials with perfectly defined structures. This approach comes complementary to the important research efforts devoted to the 2D related materials beyond graphene that aimed at overcoming the limitation enforced by the semi-metal nature of graphene. Such research efforts are driven by the opportunity to obtain graphene-like materials with a sizeable band gap as well as to develop well controlled single quantum objects, i.e. single photons sources. In this framework, the opportunity to finely tune and control the structure of nanographene by bottom-up chemistry is an important asset over the other approaches (i.e. top-down). This is indeed a key point if one wants to build a reliable structure-properties relationship. In a long term vision, the ability of choosing and controlling the shape of graphene quantum dots can be used as a toolbox for quantum technologies. The possibility to organize them deterministically, and to create artificial quantum dot molecules, will then serve to implement quantum bits and gates. The OPERA project aims at defining a quantum chemistry engineering route using graphene quantum dots with atomically precise structure: Definition of the needed functionalities i.e optical/electrical/magnetic properties, such as optically addressable spin for instance | Design and synthesis of the required graphene quantum dot structure | Study and use of the graphene quantum dot for quantum technologies In this context, the objectives of this project are: i) synthesis of new graphene quantum dots exhibiting controlled shapes, edges (zig-zag or armchair) and properties, using the bottom-up approach; ii) evaluation of their optical properties through a combination of advanced experimental and theoretical studies; iii) integration of graphene quantum dot in cavity quantum electrodynamics (CQED) experiments.

To2Dox aims at fabricating and characterizing a new class of freestanding 2D layers based on correlated transition metal oxides, and their combination in multifunctional heterostructures with conventional 2D van der Waals (vdW) materials. 2D-oxide freestanding layers will harbor novel spontaneous and externally switchable collective states driven by electronic correlations which will tremendously expand the functional capabilities of current vdW materials and generate synergies with the Graphene Flagship. The new type of freestanding correlated oxide 2D layers will be synthesized from epitaxial ultrathin oxide layers grown on sacrificial layers with atomic level control of their chemistry and structure. 2D oxide layers will be transferred and manipulated using deterministic placement methods developed for 2D vdW materials. A strong effort will be dedicated to the characterization of the unique surface reconstructions and defect structure of these oxide layers and their functional response. The atomic, electronic, magnetic and vibrational properties of defects in 2D oxide layers will be calculated using the state-of-the-art first principles methods based on hybrid functionals. Heterostructures combining freestanding layers of correlated oxides with vdW 2D layers will inspire a completely new generation of proximity phenomena. These will be exploited to engineer electronic groundstates with tunable responses, absent in the current vdW materials including electrically controlled topological states, spin-orbit induced spin textures or topological superconductivity. Our project will realize the hybridization of two emerging fields: oxide interfaces and 2D vdW materials. It will synergize a very large palette of complementary expertise covering all the research methods to achieve project objectives. The consortium includes experts in the epitaxial growth of oxides with atomic control of the interfaces and in their functional characterization, in oxides defects characterization and manipulation, in the fabrication of planar perpendicular devices including proximity interactions and in the synthesis, manipulation and characterization of 2D vdW materials. Regarding the expected impact of To2Dox, the project relies on a transformative effort for expanding functionalities of 2D materials by incorporating the robust collective states of a completely new family of layered freestanding materials: the 2D oxide materials. On the other hand, it is committed to the study and realization of a novel technological platform based on the oxide nanotechnology for exploiting novel quantum states in correlated oxides. Furthermore, from the applied perspective, collective orders switchable by an external field could inspire new strategies for new device concepts towards future atto-Joule low voltage logic surpassing the (energy) limitations of the current CMOS semiconductor technology.

Studying the interface between different correlated electronic systems represents one of the most fundamental and technological challenge for future applications in quantum technologies. In this respect, twisted bilayer graphene (tBLG) which can show superconductivity and topological edge states (among other electronic phases), at some precise twist angles between its layers, seems to be the ideal candidate. However, to achieve these very complex structures it is necessary first to understand their physical origin and how we can control them. In this regard, the general objective of TATTOOS is to provide an experimental and theoretical understanding of the physical origin of both the superconducting state and the existence of topologically protected channels, with the prospect of building clean junctions involving different correlated electronic systems. We propose to investigate first the dependence of these states on the twist angle between the layers, and how their transport properties, down to the nanometer scale, are modified by the twist angle. We plan to do so by using different scanning probe microscopy techniques. The first one allows an in situ mechanical modification of the twist angle between the graphene layers in an electrically-contacted device by applying a lateral force to the uppermost layer. The second one, scanning gate microscopy, will be used to map the electron transport down to ultralow temperature. Combining experimental data with numerical simulations of transport in realistic tBLG model devices, we aim to address fundamental questions such as the physical origin and nature of the superconducting and topologically-protected channel, their spatial homogeneity and robustness against local variations of electrostatic or magnetic environment, among others. Second, we propose to build “all-tBLG” junctions between a superconductor and different other phases, including topologically-protected 1D edge channels. This will be realized through van der Waals stacking of two graphene layers grown by chemical vapor deposition (CVD). While one layer should have a single grain boundary, which is achieved by the merging of two crystals, the other layer should be single crystalline. By the appropriate selection of the alignment of both graphene crystals along the grain boundary, a twist angle of the upper layer should be achieved, which makes it possible, for example, to obtain a superconducting state on one side and topologically protected channels on the other side of the grain boundary.

The DIMAG project is dedicated to establishing a new type of 2D magnetic materials, which not only exhibits a fundamentally new type of ferromagnetic behavior, but also has optimal characteristics for spintronics applications. This 36-month project, brings together 5 academic laboratories: (1) the Laboratory for Semiconductor Physics (KU Leuven, Belgium), (2) the Institute for Nuclear and Radiation Physics (KU Leuven, Belgium), (3) the Physics Department of the Hamburg University (Germany), (4) the Laboratoire de Physique des Solides (CNRS, France), and (5) Laboratory of Quantum Optics of the University of Nova Gorica (Slovenia). Each group brings highly specialized expertise, and advanced experimental and density functional theory methods that are key to achieving the goals of DIMAG, which in turn are beyond the state of the art. DIMAG will be coordinated by Prof. Michel Houssa, from KU Leuven. The total requested budget is 993 k€. The general goal of DIMAG is to induce and study Stoner-type ferromagnetism in 2D semiconductors exhibiting a Van Hove singularity in the density of states (DOS), as predicted for GaSe, InSe, and SnO. First we will develop the synthesis of high-quality 2D materials with a controlled number of layers, by exfoliation from commercially available single crystals, as well as by molecular beam epitaxy. We will optimize the number of layers in order to maximize the DOS at the Van Hove singularity, as a compromise between low number of layers and high layer quality. In parallel, we will develop the control of the Fermi level in the vicinity of the Van Hove singularity (by acceptor doping and electrical gating), which is predicted to result in a Stoner instability and induce a ferromagnetic state. We will study these effects in depth, using state-of-the-art techniques: scanning tunnelling microscopy and spectroscopy to probe structural, electronic and magnetic properties at the atomic scale; angle resolved photoemission spectroscopy and inverse photoemission spectroscopy (static and time-resolved) to fully characterize the electronic structure below and above the Fermi level; X-ray magnetic circular dichroism and magneto-optical Kerr effect to establish the intrinsic origin of the ferromagnetic behavior. Based on this detailed understanding, we will optimize the materials synthesis (number of layers, structural quality, doping…), aiming to: (i) increase the ordering temperature and the carrier spin-polarization up to the highest achievable values; (ii) reversibly switch between ferromagnetic and non-ferromagnetic states with voltage bias. The DIMAG project directly addresses key goals of the Flagship work program, namely division 1 (Enabling Science and Materials), work packages 1 and 2 (WP1 - Enabling research; WP2 - Spintronics). In addition to its underlying fundamental nature, the project is highly application-oriented, as it aims to deliver new functionality that is device-compatible (room-temperature operation and voltage control). Taking the Flagship’s WP1 and WP2 beyond graphene, into new 2D materials, DIMAG will have a tremendous impact, opening a broad new area of fundamental and applied research on new materials with device-compatible properties and functionality.

La protection et la conservation des objets du patrimoine culturel (archéologiques, musée, monuments, statuaire, …) est un enjeu sociétal majeur. Ceux-ci subissent des altérations dues aux interactions avec l’environnement. C’est particulièrement le cas des métaux (fer - acier, cuivres - bronzes, plomb, etc) qui se corrodent. La mise en place de traitements efficaces de restauration et de protection est alors cruciale. Or, ceux-ci ne peuvent être de simples transpositions de solutions utilisées dans l’industrie des traitements anticorrosion. En effet, il existe pour le patrimoine des exigences spécifiques de préservation de l’aspect des objets lors du traitement et de réversibilité des revêtements appliqués. De plus ces systèmes de long terme ont des spécificités physico-chimiques (hétérogénéité, réactivité,…). Ainsi, tant les traitements de restauration, que les revêtements de protection, doivent faire l’objet de recherches adaptées mettant en jeu des techniques de caractérisation multi-échelle et des tests représentatifs des conditions d’utilisation. La société A-CORROS est spécialisée dans le développement et l’utilisation de ces traitements. Elle a mis au point un prototype de déchloruration unique en Europe, étape essentielle de traitement des métaux archéologiques, par voie subcritique. Par ailleurs, A-CORROS, comme l’ensemble des acteurs du patrimoine, utilise un certain nombre de revêtements de protection qu’elle met en œuvre sur la statuaire exposée en plein air. En complément le Laboratoire Archéomatériaux et Prévision de l’Altération du NIMBE développe depuis quinze ans des recherches fondamentales sur la corrosion à long terme des métaux et leur protection dans le patrimoine. Elles sont basées sur des techniques de caractérisation fine du nano au micromètre (Raman, µXRD, FESEM, TEM, XAS, STXM) et sur la remise en corrosion de systèmes anciens en milieu isotopique, afin de cerner les processus en jeu. Les deux partenaires ont entamé leur collaboration en 2012 lors de la conduction d’une thèse puis la mise en œuvre d’un laboratoire commun. Le labcom LETRIP (Laboratoire d’Etude des Traitements et Revêtements Innovants pour le Patrimoine) associe ainsi depuis décembre 2015 le laboratoire NIMBE/LAPA et l’entreprise A-Corros pour des projets de recherche développés dans le contexte de la conservation et de la restauration des objets du patrimoine métallique selon deux axes autour de 1/ Stabilisation par déchloruration d’objets archéologiques par l’utilisation d’un traitement en conditions subcritiques et 2/ Protection des objets métalliques exposés à l’air (musée ou extérieur) contre la corrosion atmosphérique grâce à l’application de revêtements organiques. Il a eu pour objectif d’associer les prototypes expérimentaux et les compétences d’A-CORROS en conservation/restauration avec celles en recherche fondamentale du LAPA afin de produire de la R&D sur les deux axes de recherche définis lors de sa création. Dans la cadre de la première phase du labcom LETRIP les résultats de la recherche ont permis de commercialiser un procédé innovant de déchloruration des objets archéologiques ferreux, permettant une première retombée pour A-Corros. Par ailleurs, les recherches mises en place dans le cadre de l’axe 2 ont mis en évidence l’efficacité de certains composés non toxiques sur la protection atmosphérique des objets cuivreux en conditions d’application en immersion. Pour la poursuite du projet l’accent sera mis pour l’axe 1 sur l’optimisation des paramètres de déchloruration des objets cuivreux pour aboutir à la commercialisation du procédé A-Corros sur ce type d’objets. La détermination de conditions d’applicabilité innovantes des revêtements organiques à l’aide de procédé sol-gel sera mise en œuvre dans l’axe 2 grâce au soutien de deux financements de thèse obtenus grâce aux résultats de la première phase. Les avancées de ce projet placeront A-Corros à la pointe des traitements de protection du patrimoine métallique.

Le projet de création du LabCom Laboratoire d’études en Mécatronique et Mobilité traduit la volonté de collaboration entre une unité mixte Université de Versailles Saint-Quentin-en-Yvelines/Inserm et une PME qui a initié une stratégie de développement autour de produits innovant. L’objectif est de développer des dispositifs médicaux et techniques liées à la santé ou à la mobilité dans des contextes cliniques, professionnels et mêmes privés. Deux premiers sujets d’études ont été identifiés, le premier correspond au développement de systèmes portables instrumentés permettant l’évaluation en situation écologiques de la posture. Cette activité est déclinable avec des niveaux de complexité variable en fonction de la précision et de la nature des informations recherchées – simple comptage d’un geste pré-identifié, identification des gestes. Ce premier projet s’appuie sur des compétences extérieures liées à la collecte et au traitement sécurisé de données personnelles. Le second sujet identifié est la création d’un système rendant accessible pour une personne seule un véhicule électrique de type TWIZZY. Ces développement se place dans le contexte de l’augmentation de l’autonomie des personnes en situation de handicap. L’adaptation du véhicule, le développement d’un système d’accostage avec fauteuil adapté demandera des études sur des problèmes de robotique, d’instrumentation dans un contexte garantissant la sécurité de l’utilisateur.

Les missions spatiales d’observation astronomique ou d’observation de la Terre embarquent aujourd'hui de multiples instruments de spectro-imagerie. Le principal défi pour leur exploitation est la combinaison de jeux de données issus d'instruments différents pour produire des images et des spectres de qualité, alors que l'information dans chacun de ces jeux était initialement incomplète. Le LabCom LAB4S2 combinera les expertises en imagerie et recherche de l'IAS et en spectroscopie et ingénierie de ACRI-ST pour développer de nouvelles méthodologies pour la fusion des données d'imagerie et de spectroscopie. Ces méthodologies seront appliquées dans un premier temps aux données du James Webb Space Telescope (JWST) et aux missions Sentinel 2 et 3 du programme européen Copernicus : - Le JWST sera à partir de 2021 le télescope spatial le plus ambitieux jamais lancé. La France est fortement impliquée dans le JWST et a assuré le développement de l’imageur de l’instrument infrarouge moyen MIRI. Les 4 laboratoires impliqués, dont l’IAS, ont organisé leur expertise unique au travers le centre d’expertise MIRI mis en œuvre avec le soutien du CNES. Ce centre permet à la communauté d’avoir accès aux compétences sur l’imageur et ses pipelines de réduction de données. Cependant il n'apporte aucun support pour la spectroscopie, alors que la combinaison des données d’imagerie et de spectroscopie sera cruciale pour l’exploitation scientifique du JWST. - Copernicus est le programme d'observation de la Terre le plus ambitieux jamais conçu. Il vise à fournir des données précises et facilement accessibles pour améliorer la gestion de l'environnement, comprendre les effets du changement climatique et assurer la sécurité civile. Dans ce cadre l’ESA déploie les satellites Sentinel. ACRI-ST est très impliquée dans la validation et la diffusion des produits des Sentinels 2 et 3 lancés en 2015 et 2018. Les spectro-imageurs embarqués sont optimisés pour fournir une résolution spatiale ou spectrale élevée, et le principal défi actuel est de combiner les données d’imagerie et de spectroscopie pour caractériser au mieux une scène donnée. Le LabCom LAB4S2 permettra à ACRI-ST, qui a une longue expérience dans le domaine de l'observation de la Terre et des sciences planétaires, (1) de développer des méthodologies clés en imagerie hyperspectrale de la Terre, actuellement en pleine expansion, qui seront commercialisées pour les missions actuelles et futures auprès des agences spatiales, environnementales et autres acteurs institutionnels et commerciaux, (2) de développer de nouveaux marchés dans le domaine de l’astronomie et des sciences planétaires, et (3) de proposer des services novateurs en Intelligence Artificiel. Le LabCom LAB4S2 fournira à la communauté astronomique des outils de fusion de données MIRI d'imagerie et de spectroscopie, très demandés et indispensables pour l'exploitation scientifique du JWST. Il mènera une recherche interdisciplinaire enrichissant les activités scientifiques et instrumentales de l'IAS ainsi que les activités de R&D de ACRI-ST. La période 2020-2024 est idéale pour créer ce LabCom. Dès la réception des premières données JWST, il délivrera des produits de haut niveau indispensables pour l’exploitation scientifique, leur accès tôt dans la mission étant essentiel pour obtenir de nouvelles observations. Parallèlement, le LabCom arrive à point nommé pour tirer le meilleur parti des données Sentinels 2 et 3 et préparer l'exploitation avancée des prochaines missions. Il ouvrira la voie à la création d'un laboratoire commun durant toutes les phases opérationnelles du JWST et du programme Copernicus qui se poursuivront durant la prochaine décennie, et apportera une vision à long terme pour travailler à l’interface entre imagerie et spectroscopie pour les futurs projets d’observation depuis l’espace ou le sol en astronomie et en télédétection.

Les textiles techniques, matériaux du XXI ème siècle, ont déjà conquis de nombreux secteurs industriels, de l’habillement à l’automobile (revêtement de siège, airbag,…), l’aéronautique (matériaux composites, électronique) et le médical (pansements antibactériens, diagnostic médical). Dans ces domaines, les textiles techniques ont permis d’apporter des solutions aux besoins exprimés par les industriels en termes de nouveaux produits, de performance accrue, de fonctionnalités nouvelles ou encore de confort. Il est aujourd’hui nécessaire d’intégrer des procédés innovants et respectueux de l’environnement pour faire face aux normes de plus en plus contraignantes. Dans ce contexte, une première demande prioritaire de l’industrie des textiles techniques est le remplacement des polymères perfluorés contraints par la réglementation REACH en vigueur, qui confèrent aux vêtements de protection individuelle (EPI) leurs propriétés à la fois d’hydrophobie et d’oléophobie mais que l’on retrouve dans les eaux de lavage. Une deuxième demande prioritaire est le développement d’un revêtement assurant le confort thermique ou/et la furtivité pour des marchés dans le secteur civil et militaire. Avec le projet LACTIF de laboratoire commun, le CEA au travers de son unité mixte de recherche, NIMBE experte dans le domaine des matériaux, et l’entreprise Europrotect spécialisée dans le marché des textiles techniques, vont mettre en commun leur expertise pour répondre à ces demandes prioritaires. LACTIF s’appuiera sur la recherche et le développement de solutions technologiques originales et innovantes, issues de travaux et résultats récemment acquis par chacun des partenaires. Plus particulièrement, LACTIF propose l’implémentation d’une nouvelle technologie dans le secteur textile, compatible avec REACH et qui repose sur une stratégie « tout sol-gel » pour modifier l’énergie de surface du textile et lui conférer la propriété d’hydro-oléophobie. Cette technologie permettra le remplacement des revêtements de polymères perfluorés, tout en maintenant le même niveau de performances d’hydrophobie et d’oléophobie. LACTIF a aussi pour objectif de revêtir les textiles avec des objets graphéniques selon un procédé en voie liquide ou en voie gazeuse afin d’assurer soit un niveau de conductivité thermique modéré pour le confort thermique (porteurs d’EPI), soit une conductivité thermique et électrique très élevée pour la furtivité (militaires). Dans le contexte actuel d’innovation du secteur textile, LACTIF permettra l’introduction de technologies nouvelles et compatibles avec l’industrie textile (dépôt de couche par la méthode sol-gel ou de graphène en voie liquide), et de technologies de rupture (dépôt de couches de graphène en voie gazeuse). LACTIF impliquera la mise en œuvre de 2 lignes pilote industrielles, l’une pour les revêtements hydro-oléophobes avec une commercialisation à très court terme à l’issue de LACTIF, l’autre pour les revêtements à base de graphène pour lequel la commercialisation dans le secteur du confort thermique sera programmée à la fin de LACTIF. Les solutions techniques proposées dans ce projet et leur originalité permettront à Europrotect de proposer à leurs clients des produits hydrophobes et oléophobes répondant aux nouvelles normes REACH, mais aussi des produits innovants présentant de nouvelles fonctionnalités telle la conduction électrique et thermique pour des marchés dans le secteur civil et militaire. LACTIF permettra à Europrotect de conserver un avantage concurrentiel par rapport aux produits existants ou actuellement en développement. Pour l’organisme de recherche, il constituera un socle solide lui permettant d’aborder de nouvelles recherches dans des thématiques telles que les textiles pour le diagnostic médical ou la thérapie, la préparation et l’étude de dispositifs 3D souples à base de structures carbonées, les textiles intelligents intégrant des sources d’énergie ou de protection contre les agressions environnementales.

La sécurité sanitaire des aliments est un enjeu sociétal d’importance en Europe et dans le monde. Parmi les dangers microbiens, la présence de Listeria monocytogenes dans les aliments est une préoccupation majeure étant donné le taux de mortalité élevé dans les cas de listériose, de l’ordre de 15 à 30%. L’EFSA recense depuis plusieurs années une recrudescence des cas de listériose. Ce phénomène inquiète, d’autant plus que les populations à risque élevé de listériose augmentent et en particulier les anciens. Le vieillissement de la population européenne entraîne en effet une augmentation des populations à risque. La consolidation d’un réseau de formation de jeunes chercheurs est l’objectif de la présente demande. En effet, depuis quatre ans, un premier réseau H2020 MSCA-ITN-ETN nous a permis d’initier et de consolider des collaborations scientifiques portant sur la cartographie des modifications transcriptionnelles en fonction des conditions environnementales auxquelles sont soumises les bactéries. Ainsi, la présence de certains composés dans les aliments favorise l’expression de facteurs de virulence ce qui augmente le niveau de virulence de L. monocytogenes après ingestion de l’aliment contaminé. Une meilleure évaluation du risque pour les populations âgées requiert d’une part la poursuite des travaux portant sur la composition des matrices alimentaires et l’expression de la virulence de L. monocytogenes, et d’autre part de prendre en compte la diversité des souches en relation avec leur habitat. L’objectif de la présente demande MRSEI est de mettre en place efficacement la structure nécessaire à l’intégration de nouvelles disciplines dans le réseau existant pour répondre à la nécessité d’intégrer la dimension sanitaire dans les recherches portant sur la prise alimentaire et le statut nutritionnel chez la personne âgée. La consolidation d’un réseau transdisciplinaire dotera l’Europe d’un outil de formation adapté pour l’émergence d’une nouvelle génération de chercheurs qui pourront participer avec succès à la maîtrise des risques sanitaires et au bien être alimentaire des anciens.

Le projet ProSelEster a pour but de développer un nouveau procédé de valorisation des oligo-esters, produits à faible valeur et peu utilisés, en oligo-éthers, qui sont des matériaux à haute valeur ajoutée, par des méthodes de réduction. Les oligo-éthers sont des produits clés pour l’industrie chimique, utilisés comme agents de complexation, électrolytes et surfactants. Ils sont pour l’instant produit par polymérisation d’époxydes toxiques, ce qui rend leur synthèse industrielle malaisée, et nécessitant des conditions de sécurité strictes. Au contraire, les oligo-esters, qui sont des sous-produits de la formation de poly-esters, pourraient être réduits en oligo-éthers, de manière plus sûre et facile. Pour cela, des nouvelles transformations catalytiques impliquant la réduction sélective d’esters en éthers par hydrogénation par transfert, utilisant un réducteur renouvelable, l’acide formique, seront développées. Des catalyseurs innovants, utilisant des complexes organométalliques, des nanoparticules ou des catalyseurs hétérogènes, devront être conçus et utilisés dans cette réaction de réduction. Ce projet en rupture avec l’état de l’art, pour être mené à bien, nécessite la constitution d’un réseau européen de chercheurs et d’industriels ayant des compétences complémentaires. Ce réseau européen une fois constitué pourra ensuite soumettre un projet à l’appel FET Open, particulièrement adapté à ce type de projet innovant, ayant un but industriel de long terme.

Ce projet vise à développer une nouvelle technologie de traitement de l’information, de gestion thermique active et de détection sans fil utilisant la chaleur transportée par les photons et les phonons thermiques. L'émission infrarouge de systèmes (personnes, machines…) et la puissance dissipée dans les processus industriels peuvent être capturées par des blocs thermiques actifs (analogues thermiques de transistor) pour lancer une séquence d'opérations logiques afin de contrôler directement la propagation du flux de chaleur ou de stocker cette chaleur et la relâcher à la demande, traiter cette information thermique (traitement booléen de la chaleur) et déclencher des actions spécifiques. Cette technologie, baptisée «thermotronique» aurait une durée de vie quasi infini, ce qui n’est pas possible aujourd’hui avec l’électronique classique qui nécessite le remplacement de batterie ou une source de courant externe. Ce nouveau paradigme est possible grâce à l'invention récente des composants thermiques radiatifs, tels que le transistor thermique, la diode thermique et la mémoire thermique introduits par certains participants au projet. Ces composants élémentaires reposent sur l’utilisation de matériaux comme des matériaux à transistion de phase dont les propriétés physiques changent radicalement avec la température. Le projet comprend la modélisation, la nanofabrication, la caractérisation des matériaux et la démonstration du principe de fonctionnement de ces composants élémentaires. Nous développerons également des circuits thermiques pour traiter les opérations logiques de base (portes OU, NON et ET) et des réseaux thermiques plus complexes comme des réseaux neuronaux pour mettre en oeuvre des opérations logiques arbitraires. Ainsi, ce projet permettra non seulement la première démonstration expérimentale d'opérations logiques de base avec des photons thermiques, mais également le développement de nouvelles fonctionnalités (séparateurs de flux, valves thermiques, réseaux de neurones pour l'apprentissage thermique, etc.) permettant de manipuler de façon active les flux de chaleur et l’information thermique. Enfin, pour s’affranchir du problème lié à l'inertie thermique qui limite intrinsèquement la vitesse de fonctionnement des circuits thermiques, nous explorerons également de nouvelles solutions basées sur l’utilisation de systèmes magnéto-optiques soumis à des champs magnétiques externes ou d’architecture à base de matériaux bidimensionnels à faible capacité thermique.

Le paludisme est la maladie parasitaire la plus dévastatrice au monde. Aujourd’hui, l’efficacité des multi-thérapies antipaludiques basées sur l’artémisinine est menacée par le développement de parasites résistants facilement transmissibles aux moustiques. Le développement d’agents bloquant la transmission est une priorité définie par l’OMS. La maladie de Chagas (CD) et la schistosomiase (SCH) sont des maladies tropicales parasitaires négligées (NTD) qui font partie des priorités de l’OMS. La CD due au protozoaire Trypanosoma cruzi est endémique en Amérique Latine et s’étend sur le globe à cause des migrations humaines via de multiples routes d’infection: par insectes vecteurs, de façon congénitale, orale ou iatrogène. Aujourd’hui, avec 8 millions d’individus infectés dans le monde la CD reste la principale cause de décès par arrêt cardiaque et par infections du myocarde. La SCH génitale est l’une des infections gynécologiques les plus répandues chez la femme dans les populations pauvres en Afrique, et l’un des cofacteurs favorisant les épidémies de SIDA. Il est urgent de découvrir des nouvelles molécules anti-CD & anti-SCH. L’équipe du coordinateur a été pionnière en chimie redox et dans la compréhension moléculaire du chimiotype 3-benzylmenadione (benzylMD) doué d’une activité croisée contre les parasites susmentionnés. En criblant la chimiothèque de l’équipe, 3 benzylMDs ont été identifiées comme agents tuant spécifiquement les parasites du paludisme, T. cruzi, ou des vers schistosomes adultes. Ces agents redox-actifs tuent les parasites par des mécanismes redox-dépendants et par inhibition directe de cibles qui sont peu caractérisées dans les parasites vivants. Des études chez la levure ont révélé des flavoenzymes mitochondriales impliquées dans le transfert d’électrons comme cibles possibles de la plasmodione. La plasmodione est une tête de série caractérisée par une rapidité d’action antipaludique in vitro, sans signe apparent de toxicité, y compris dans les globules rouges G6PD-déficients, une condition qui augmente le stress oxydant intracellulaire. MD040, un nouvel analogue de plasmodione conçu pour améliorer ses propriétés pharmacocinétiques, a une puissante activité contre les gamétocytes matures (P. falciparum), et réduit drastiquement la transmission de P. berghei in vivo de la souris aux moustiques. La cruzidione est une tête de série confirmée pour son activité anti-CD in vitro et in vivo. Le composé induit la létalité totale et l’absence de relapse des amastigotes intra-macrophagiques après élimination de l’agent par lavage du milieu. Les schistodiones sont deux régioisomères tuant les vers adultes S. mansoni et actifs in vivo chez la souris. Ces agents induisent des effets phénotypiques surprenants, appelés phénotype chevelu suggérant une perturbation significative des voies métaboliques. Dans le projet RedoxCURE-NTDs un réseau innovant d’expertise sera mis en place, basé sur une approche multidisciplinaire combinant la chimie organique, la physico(bio)chimie, la protéomique, la génétique, la biochimie, la chimioinformatique, et la parasitologie. Notre consortium RedoxCURE-NTDs souhaite proposer un réseau de formation des doctorants, composé de 12 équipes renommées, complémentaires et interdisciplinaires venant de 3 pays européens, 2 pays associés, et 2 pays du Sud. Les principaux objectifs sont 1) de délivrer 3 candidats-médicaments, prêts pour les études précliniques ultérieures, pour soigner le paludisme, la CD or la SCH, 2) le transfert de la connaissance et de l’excellence des méthodologies respectives aux doctorants et aux Pays du Sud. Enfin, un partenariat public-privé sera établi pour combler le fossé en découverte de médicaments dans le traitement des NTDs et pour préparer les doctorants à de futures carrières dans la recherche académique ou pharmaceutique.