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L'Univers visible est fortement structuré. La plupart des étoiles s'organisent en galaxies, qui à leur tour se regroupent à grande échelle le long de filaments cosmiques séparés par de grands vides, définissant une structure complexe 3-D appelée la "Toile Cosmique". Au croisement de ces filaments, les noeuds de la toile cosmique, se trouvent les amas de galaxies. La formation et l'évolution de cette structure est une question centrale de la cosmologie moderne. Ces dernières années, la cosmologie a fait des progrès spectaculaires, de la mesure concordante des paramètres cosmologiques, montrant que nous vivons dans un Univers dominé par la matière et l'énergie noire, à la caractérisation des fluctuations de densité primordiales. Nous avons désormais un modèle robuste de la structuration de la matière noire, à partir de ces fluctuations, sous l'effet de la gravitation. Cependant nous disposons de très peu d'observations directes. Nous comprenons aussi très mal l'évolution de la composante baryonique de l'Univers, qui est sujette à de nombreux processus physiques complexes comme le refroidissement radiatif ou la rétro-action de la formation des galaxies sur le milieu intergalactique, via e.g., l'injection d'énergie liée aux explosions stellaires ou l'accrétion sur les trous noirs centraux. Par ailleurs, plus de la moitié des baryons, en masse, échappe à toute détection dans l'Univers local et est soupçonnée se trouver dans les structures filamentaires. Les observations et les modèles actuels indiquent que la formation des structures baryoniques à différentes échelles est fondamentalement connectée: la formation des galaxies dépend de l'environnement à grande échelle et des conditions physiques du gaz intergalactique à partir duquel elles se forment ; ce gaz est affecté par la rétro-action de la formation des galaxies. Avec ce projet, nous allons apporter une vision nouvelle de la physique de formation des structures par une approche multi-échelle testant l'évolution de la matière à grande échelle, des premiers assemblages de galaxies autour des sur-densités du champ initial de densité, à la population des amas de galaxies, et aux filaments qui les lient. A partir de nouvelles données multi-longueurs d'onde (e.g avec XMM, Herschel, Planck, ALMA), et de simulations numériques de la formation des structures, et en développant des méthodes statistiques originales, nous nous focaliserons sur les objectifs intimement liés suivants : 1. Tester notre compréhension de l’effondrement de la matière noire à l'échelle des amas à partir de l'évolution de leurs profils de matière noire obtenus grâce au suivi XMM d'amas massifs détectés dans le relevé Planck. 2. Séparer et comprendre le rôle des processus gravitationnel et de chacun des processus non gravitationnel (refroidissement du gaz et la rétroaction de la formation des galaxies) sur les propriétés du gaz intra-amas en quantifiant l'évolution de ses propriétés structurelles et d'échelle en SZ et en X, comparées aux prédictions des simulation numériques. 3. Caractériser la distribution des baryons diffus à grande échelle et fournir de nouvelles contraintes observationnelles sur les champs de vitesses aux grandes échelles, signature de la formation et de l'évolution des grandes structures, à partir de corrélations croisées entre les cartes Planck du rayonnement fossile et les grands relevés de galaxies. 4. Entreprendre la première recherche et l’étude systématique de la population des progéniteurs des amas de galaxies dans le relevé Planck via l’émission IR/sub-mm de leur galaxies à flambée d’étoiles. Comparer leur propriétés à celles des galaxies d’amas massifs. Cette population méconnue d’objets reste un chaînon manquant dans le contexte de la formation des halos massifs. Les produits attendus de notre projet seront aussi hautement pertinents pour des études cosmologiques comme les contraintes sur l’équation d’état de l’énergie noire ou l’étude de cosmologies alternatives.

L'objectif du projet SUBGLACIOR est de concevoir, de réaliser et de mettre en oeuvre un ensemble de forage glaciaire capable de réaliser certaines mesures géochimiques in situ dans les calottes de glace (mesures réalisées dans l’ensemble de forage en même temps que la perforation de la glace) par le biais d’un spectromètre laser embarqué dans l’ensemble de forage. Il n’est plus question ici de carottage, mais plutôt de forage destructif rapide, dont une partie seulement de la glace sera récupérée directement dans le trou de forage pour être analysée par détection laser dans l’engin permettant la perforation. L’ensemble de forage sera constitué : • de l’engin de forage qui inclura un spectromètre laser (selon la technique OFCEAS brevetée par le LIPhy (anciennement LSP) de Grenoble) et l’électronique embarquée permettant la transmission des données en surface ; • une longue tubulure spéciale qui permettra de relier l’engin de forage à la surface, de transmettre la puissance électrique à l’engin de forage, d’amener un fluide (de forage ou caloporteur) de la surface jusqu’à l’engin de forage, et d'évacuer les copeaux (dans une des options du design d'ensemble) ; • un treuil permettant à l’engin de monter ou descendre dans le trou (par l’intermédiaire de la tubulure auquel il est relié). Cet ensemble de forage doit pouvoir être mis en oeuvre pour forer jusqu’à 3000/4000 mètres de profondeur dans la calotte de glace Antarctique en une seule saison de terrain, soit moins de 90 jours. Il doit aussi être transportable par une petite traverse terrestre ou par avion de taille moyenne (Dash 7, BT 67,…). L’appareil doit permettre de mesurer en continu deux signaux extrêmement importants : isotopes de l’eau (climat antarctique), teneur en méthane (proxy du climat boréal). Il constituera un élément technologique central pour la reconnaissance efficace de futurs sites de forages internationaux, pour la quête de glace vieille de 1,5 millions d'années. Cette quête représente la première priorité de la communauté internationale travaillant sur les carottes de glace, regroupant 25 nations dans le cadre du projet IPICS. Plusieurs retombées à long terme sont attendues suite à la construction de cette sonde, pour des applications à la fois glaciologiques et biogéochimiques.

CLIMSLIP-France (Climate impacts of short-lived pollutants in the polar region) constitue la contribution française au projet CLIMSLIP de l'ESF. L'objectif est d'améliorer notre compréhension de l'impact des polluants à courte durée de vie (PCV), notamment l'ozone et les aérosols, mais également du méthane, sur le changement climatique arctique. Un lien est également envisagé entre l'augmentation du réchauffement et la diminution des émissions de soufre, qui contrebalançaient le réchauffement global en raison d'un effet refroidissant dû aux aérosols sulfatés. En raison de leur durée de vie courte relativement au CO2, une réduction des PCV pourrait offrir une solution plus rapide au réchauffement en Arctique où des augmentations importantes des températures de surface et des réductions de la quantité de glace de mer en été ont déjà été observées. CLIMSLIP cherche à comprendre le forçage radiatif en Arctique lié aux PCV et au méthane de manière suffisamment précise pour guider de façon fiable les politiques climatiques. De telles décisions ne peuvent toutefois s'appuyer que sur des bases scientifiques sûres. CLIMSLIP vise à réduire les incertitudes sur les estimations du forçage radiatif dû à l'ozone, au méthane et aux aérosols en prenant en compte l'impact du dépôt de suie sur les surface de neige/glace. Les résultats seront intégrés directement aux estimations du GIEC. La proposition constituera également une contribution importante répondant aux objectifs de l'Observatoire Scientifique de l'Arctique qui a vu le jour récemment à la suite d'une initiative coordonnées par le CNRS/INSU. Elle contribuera également au nouveau Laboratoire International Associé (LIA) CNRS YAK-AEROSIB. La proposition, qui s'appuie sur le projet POLARCAT-France et le prolonge, vise à tirer profit de la richesse des données collectées au cours de l'Année Polaire Internationale (IPY) sur la composition atmosphérique arctique. CLIMSLIP est un projet sur 3 ans (2012-2014) divisé en 7 tâches. Cinq partenaires sont impliqués dans cette proposition mais, outre le LaMP et le LGGE, trois groupes (LATMOS, LMD et LSCE) ont des activités intégrées au sein de l'IPSL sur les données analysées et la modélisation. Nous proposons d'utiliser une approche de modélisation pour mieux quantifier l'impact radiatif de l'aérosol, les interactions aérosols-nuages, le dépôt de suie sur la neige, la prise en compte des feux boréaux et le bilan d'ozone troposphérique. Nous demandons donc des moyens pour financer des postdocs qui réaliseront des analyses de données détaillées et des études de modélisation diverses : études lagrangiennes pour le suivi des panaches pollués, modélisation des nuages et des surfaces de neige, modèles régionaux pour étudier les propriétés des aérosols et leur impact radiatif, paramétrisations réalistes du dépôt de suie sur la neige, modélisation globale/régionale du méthane (modélisation inverse des sources), de la composition atmosphérique et prise en compte des émissions de feux. Nous proposons également de tirer profit de campagnes de mesure existant ou planifiées pour recueillir des données originales qui seront utilisées afin de réduire les incertitudes sur les processus influençant le changement climatique en Arctique. Nous proposons d'effectuer de nouvelles mesures de carbone suie dans l'air et dans la neige, et sur les interactions aérosols-nuages en collaboration avec les groupes du projet ESF à Ny Alesund (Norvège). Nous envisageons une nouvelle campagne avec l'avion YAK en Sibérie pour des mesures supplémentaires de méthane au niveau des sources boréales et pour effectuer de nouvelles observations des distributions verticales en aérosols en installant un micro-lidar sur cet avion. Cela fournira un des premiers jeux de données in-situ sur la distribution verticale en les panaches de feux boréaux. Nous demandons par conséquent des financements pour une campagne avec l'avion franco-russe YAK et une campagne de terrain au printemps à Ny Alesund.

The projet MONOPOL vise à recueillir et analyser des séries sédimentaires déposées avec de très forts taux de sédimentation dans la Baie du Bengale et les Maldives, afin de reconstruire la variabilité passée de la Mousson Indienne et sa sensibilité à différents types de forçages (aux échelles multi-décadales à multi-milléniales), depuis l’Holocène supérieur (derniers milliers d’années) jusqu’à plusieurs cycles climatiques. L’aspect le plus important et le plus novateur des études envisagées porte sur l’utilisation du couple d18O-Mg/Ca pour reconstruire les changements du d18Osw de l’eau de surface et contraindre ainsi les changements de précipitations associés à la mousson indienne et les apports des deux systèmes fluviaux principaux (Ganges-Bramhapoutre et Irrawady) qui se déversent en Baie du Bengale. Les reconstructions paléocéanographiques et paléoclimatiques seront basées sur une approche multi-traceurs, comprenant des traceurs biologiques (ex. études des assemblages de nannofossiles et de pollens), sédimentaires et géochimiques (ex. Ti/Al, d18O, Mg/Ca). Un effort tout particulier sera fait pour assurer une excellente contrainte temporelle aux différentes échelles d’âges étudiées (datations 210Pb et AMS-14C, stratigraphie d18O et calage magnétique (inversions, excursions, intensités)). Le second objectif prioritaire concerne l’estimation des changements passés d’altération de l’Himalaya en relation avec les variations de la mousson. Cette étude sera basée sur l’analyse de traceurs sédimentaires (argiles) et géochimiques (isotopes du Nd, du Sr et du Pb). Afin de répondre à ses objectifs, une campagne océanographique de carottage sera organisée dans le cadre du projet MONOPOLE, à bord du N/O Marion Dufresne II. Ce navire est le seul navire au monde capable de recueillir, en routine, des séries sédimentaires de près de 70m de long à l’aide de son système de carottier large-diamètre à piston CALYPSO. De telles longueurs sont nécessaires pour permettre l’analyse de plusieurs cycles climatiques dans des zones à forts taux de sédimentation (quelques dizaines de cm/ka à quelques mètres/ka) et permettre ainsi – au sein des mêmes séries sédimentaires - de couvrir plusieurs échelles de variabilité (multi-décadales à multi-milleniales) et tester ainsi la réponse à des phénomènes comme ENSO dans plusieurs types de conditions aux limites (ex. période interglaciaire-période glaciaire). Le projet de campagne a été présenté à la Commission Flotte en janvier 2009 et septembre 2010 et classée P1. Depuis quelques années, cependant, l’IPEV ne peut plus assurer le financement intégral du coût des campagnes à la mer et un financement de 318,630 euros est donc demandé dans le cadre de l’ANR pour aider au montage de la campagne MONOPOL. L’analyse des carottes et l’interprétation des résultats feront l’objet de 5 tâches : 1/ variabilité Holocène de la mousson indienne, 2/ variabilité au dernier glaciaire, 3/ variabilité aux échelles orbitales, sur plusieurs cycles climatiques, 4/ altération de l’Himalaya. L’intégration des donnés et la synthèse du projet se feront au sein de la tâche 6. Le projet regroupe 6 laboratoires qui ont acquis une réputation à l’échelle internationale dans le domaine des études paléoclimatiques et dans l’utilisation des traceurs biologioques, sédimentaires, physiques et géochimiques permettant de reconstruire les environnements passés (LSCE, CEREGE, EPOC, IPGP, MNHN and IDES). Ce projet s’inscrit dans le cadre d’une collaboration à l’échelle internationale au sein du programme IGBP/PAGES – IMAGES (International Marine Global Changes Study). Des collaborations seront établies pour une participation à la campagne et une étude concertée du matériel recueilli avec des équipes de l’université de Kiel, Germany (PI : Pr. Ralph Schneider), de Shanghai (PI : Dr Zhimin Jian); du Woods Hole Institute, USA (PI: Dr. V. Galy), et de l’Université de Brown, USA (PI : Dr Steve Clemens).

Le projet CIMMES a pour but d’étudier l’évolution de la matière cosmique froide dans le contexte de l’étude de la matière interstellaire dans le domaine de longueur d’onde infrarouge lointain et submillimétrique (FIR/submm). Les observations dans la gamme FIR/submm tracent la poussière froide, nous permettant ainsi de détecter les nuages pré-stellaires avant leur effondrement, et donc d'étudier les premières étapes de formation des étoiles ainsi que d'estimer la masse de poussière dans les nuages interstellaires. Une bonne connaissance des propriétés physiques, chimiques et optiques de la poussière, ainsi que de son émission thermique est donc nécessaire pour une bonne interprétation des données de l’observation. L'émission de la poussière froide dans le milieu interstellaire (MIS) s’exprime habituellement comme une loi de puissance du type (?/?0)-ß où ß est l’indice spectral d’émissivité et ? la longueur d’onde. Selon les modèles simples semi-classiques de l'absorption, dans le FIR/submm, l’indice spectral ß a une valeur asymptotique ß = 2 indépendante de la température, valeur couramment utilisée dans les études astrophysiques. Avant le lancement de la satellites Herschel et Planck, certaines observations ont montré que l’émission FIR/submm de la poussière n’est facile à interpréter. Les principales énigmes observationnelles sont l'excès d’émission submillimétrique observée par l’instrument FIRAS à bord du satellite COBE (Cosmic Background Explorer) et l’ anti-corrélation ß(T) entre l'indice spectral ß et la température T de la poussière, anticorrélation déduite des observations des missions ballon PRONAOS et ARCHEOPS. Les premiers résultats des missions Herschel et Planck confirment ces variations d'émissivité de la poussière et indiquent qu'elles sont omniprésentes. Ils illustrent la richesse des informations disponibles dans ces observations pour l'étude de la poussière et du MIS dans notre Galaxie et dans les galaxies externes. Toutefois, ils soulignent également le manque criant de données de laboratoire sur les analogues de la poussière cosmique, pourtant nécessaires pour interpréter les observations et modéliser l’émission FIR de la poussière. Pendant ces 15 dernières années, seules quelques études de laboratoire ont été dédiées à la plage spectrale FIR/submm et à l’effet de la température. Par conséquent les propriétés optiques de la poussière à ces longueurs d'onde sont souvent extrapolées à partir de celles mesurées à plus courtes longueurs d'onde, et elles ne sont presque certainement pas valides. Dans ce contexte, nous avons mis au point une approche à la fois observationnelle, théorique et expérimentale visant à étudier l'évolution de la poussière froide dans le MIS. Le projet CIMMES rassemble des instituts d’astrophysique (IRAP et IAS) ayant l'expertise dans l'interprétation des données de l’observation et dans l'astrophysique de laboratoire (à travers le dispositif expérimental ESPOIRS basé à l’IRAP) et des instituts de chimie et de physique (LPCNO et UMET) ayant l'expertise dans la synthèse et la caractérisation de nanograins et de la matière extraterrestre. Dans cette collaboration interdisciplinaire entre astrophysiciens, chimistes et minéralogistes, véritable cœur de ce projet, nous allons synthétiser des analogues de poussières (silicates, poussière carbonée et glaces) et caractériser leurs propriétés optiques dans le domaine FIR/ submm à basse température. Les propriétés physico-chimiques de la poussière cosmique et les processus/conditions locales qui déterminent ces propriétés seront contraintes par l'interprétation des observations Herschel et Planck dans les programmes dédiés, programmes où l’IRAP et l’IAS sont impliqués. L'interprétation des données utilisera les modèles développés au sein de notre équipe. Cela comprend un nouveau modèle physique de l’émission FIR/submm et des modèles concernant les propriétés des poussières et leur évolution.

Les lobes terminaux du cône sous-marin profond du fleuve Congo sont une particularité unique dans tout l’océan mondial. En effet, ils sont approvisionnés quasiment en continu par des turbidites contenant une forte proportion de matériel organique récent charrié par le fleuve Congo (le 2eme plus grand fleuve du monde par son débit liquide), qui se poursuit après son embouchure par un canyon sous marin directement connecté au fleuve. Cette connexion est unique pour les grands fleuves à l’échelle mondiale, les autres grands fleuves (Amazone, Yangtze, Mississippi) ayant été déconnecté de leur canyon lors de la remontée des niveaux marins pendant les interglaciaires. Cette zone des Lobes est le réceptacle de tout le matériel canalisé par le canyon sous-marin du Congo, et couvre une surface de 3000 km2. La sédimentation de matière organique fraîche dans une zone située à 750 km des côtes et 5000 m de profondeur qui présente toutes les caractéristiques d’un delta fluvial (forte sédimentation, matière organique labile) permet le développement d’un écosystème luxuriant dont les manifestations visibles en surface sont des agrégats de bivalves, des tapis bactériens et des amas de polychètes, jamais encore observés hors de zones particulières telles que les zones d’émissions actives de fluides froids. Malgré ces particularités, la zone des lobes terminaux n’a fait l’objet que d’observations très préliminaires de son écosystème (quelques images et quelques prélèvements par carottage en aveugle), ce qui n’a permis d’en préciser ni la composition réelle, ni l’extension, ni le fonctionnement. Le projet CongoLobe a pour principal objectif l’étude de ces écosystèmes profonds des lobes terminaux de l’éventail sous-marin du Congo qui constitue donc un « hot spot » pour la biologie et la biogéochimie. En plus de la description biologique de ces écosystèmes en terme de biodiversité, nous souhaitons tester une hypothèse concernant le fonctionnement de cet écosystème dont la composition biologique s’apparente aux écosystèmes chimiosynthétiques. Notre hypothèse vise à établir le lien entre les apports organiques par le système canyon/chenal du Congo, leur diagenèse dans les premiers mètres de sédiment (ou plus en profondeur), l’éventuelle genèse de fluides riches en sulfure et du méthane et la présence de faunes chemo-autotrophe et de tapis bactériens dans la zone des lobes. Dans le contexte géologique particulièrement hétérogène des lobes, une approche pluridisciplinaire associant géologues spécialistes de ce cône sous-marin, géochimistes capables de caractériser l’origine et la réactivité de la matière organique, ainsi que le recyclage et la préservation des composés biogènes, microbiologistes précisant la nature et l’activité des bactéries et des archées du sédiment, et biologistes étudiant la biodiversité et le fonctionnement de la faune à toutes les échelles de taille sera nécessaire. L’approche de travail choisie est basée sur des campagnes hauturières telles que les partenaires, et notamment l’IFREMER, savent en organiser. Une campagne préliminaire est déjà programmée en Février 2011 avec 5 jours dans la zone des Lobes (WACS-leg2) et effectuera la reconnaissance biogéochimique et biologique en utilisant le ROV Victor. La deuxième campagne (Congolobe) a été acceptée en 2010 par la CNFE et caractérisera les écosystèmes dans leur diversité ainsi que la biogéochimie. Les résultats obtenus lors du programme reposeront sur des techniques de pointe : l’utilisation du ROV Victor 6000 de l’IFREMER permettra de visualiser les structures biologiques et géologiques et d’effectuer de prélèvements et des mesures sur des structures précises et bien décrites ; les technologies de mesure in situ seront employées à plein puisque 3 landers (manipulables par le ROV) seront utilisés pour effectuer des mesures par micro-électrodes standard ou polarographiques ou en utilisant des chambres benthiques capables de mesurer les flux d’échange à l’interface eau-sédiment.

Dans le contexte d’une attention croissante portée aux institutions dans le champ des sciences humaines et sociales (économie, droit, sociologie, histoire…) et d’un intérêt renouvelé pour le thème des origines de la croissance et de la domination européennes à l’échelle du système monde, il apparaît crucial de s’intéresser à une institution, celle des privilèges, qui a structuré pendant toute l’époque moderne l’activité économique dans l’ensemble des territoires et des États européens. Le privilège, entendu comme attribution temporaire d’un espace d’action dans le domaine économique, apparaît comme une ressource pour les États, les collectivités et les individus, un cadre à l’intérieur duquel se sont affirmées des réalités diverses, des corporations de métiers aux grandes compagnies de commerce, des premières formes de propriété intellectuelle de l’inventeur aux entreprises capitalistes industrielles ou de services. De fait, si la capacité des souverains à édicter des normes générales et abstraites pour l’ensemble des sujets est le trait par lequel s’affirme les États modernes, le processus d’assujettissement à une loi générale et un jus commune est loin d’être achevé et général. Dans l’Europe de l’Ancien Régime, celle des sociétés d’ordres, il n’existait, en fait, pratiquement pas de statut général, mais une multiplicité de droits particuliers portés par le privilège, qui ne saurait donc être juridiquement une exception, et ne sera perçu comme tel, jus singulare par opposition au jus commune, qu’à la faveur de la montée en puissance de la notion d’égalité en droit et d’une conception de la loi comme ensemble de normes abstraites applicables à tous. Or, aucun recensement quantitatif n’a jamais été tenté de ces privilèges économiques, que ce soit à une échelle nationale ou européenne. Le but de ce projet est de combler cette lacune, en repérant, comptabilisant et classant les privilèges dans un certain nombre de territoires européens considérés comme significatifs : la France, l’Angleterre, les aires germanique et italienne. Dans ces deux derniers espaces, un choix d’entités politiques et économiques significatives a été fait : la Saxe et Augsbourg pour l’aire germanique, la République de Venise, l’Etat florentin, le Piémont et le duché de Mantoue pour l’aire italienne. La période prise en compte va du XVe au premier XIXe siècle : l’ancienneté des privilèges et leur ancrage dans les réalités socio-politiques médiévales, ainsi que l’acte de naissance du privilège d’invention en 1474 à Venise justifient la délimitation amont du projet. En aval, la permanence des privilèges dans une partie de l’aire germanique après l’épisode napoléonien, en France où le droit issu de la Révolution en assume la réalité sous certaines figures et conditions, en Angleterre où les Patents ne font l’objet d’une réforme qu’en 1852, dans les différents Etats italiens enfin, justifie l’enjambement de la période révolutionnaire et l’inclusion du premier XIXe siècle dans le projet. C’est là un point important de ce projet : ne pas considérer que la Révolution française introduit de facto et de jure une rupture brutale dans les processus et les institutions économiques, mais en explorer la nature et la réalité. L’enjeu du projet PRIVILEGES est clair : il s’agit de comprendre, dans la longue durée de l’existence de cette institution, la manière dont celle-ci contribue à la mobilisation et l’allocation des ressources, à quelles attentes et buts poursuivis elle répond du côté des acteurs et du côté de la puissance publique, et quelles dynamiques économiques, entrepreneuriales, spatiales, elle a contribué à impulser ou à porter.

La découverte récente de la reprogrammation de cellules adultes en cellules souches pluripotentes (iPS), semblables aux cellules souches embryonnaires, a ouvert le défi de savoir rediriger ces cellules vers des destins cellulaires précis puis de contrôler leur différenciation. Des études in vitro montrent que les iPS répondent aux signaux agissant dans l’embryon. Ce domaine nouveau reste néanmoins largement à explorer, notamment pour des lignages complexes. Nos recherches se focalisent sur les étapes les plus précoces du programme de développement de la crête neurale (CN), une population multipotente et migratoire, spécifique des embryons de vertébrés. La CN émerge du tube neural dorsal par une transition épithélium-mésenchyme et forme, entre autres, le système nerveux périphérique, les cellules pigmentées, et le squelette craniofacial. Les mécanismes moléculaires et cellulaires de la migration et de la différenciation de la CN sont étudiés depuis de longues années et relativement bien compris. En revanche, c’est seulement au cours des dernières années que les mécanismes d’induction de la CN au cours de la gastrulation et au tout début de la neurulation ont été abordés. Notre équipe a largement participé à cet aspect et produit de nombreuses données expérimentales, qui ont démontré le rôle essentiel du facteur de transcription Pax3 dans l’initiation du programme donnant la CN in vivo. Nous avons donc activement contribué à la construction du premier réseau génique putatif régissant l’émergence de la CN. Un défi majeur de ce domaine de recherche est de transformer ce premier réseau, basé sur des relations épistatiques, en un réseau de régulations directes. Nous avons développé outils et approches complémentaires pour rechercher les cibles et les régulateurs de pax3, durant l’initiation de la CN, en combinant des approches génomiques et leur validation in vivo. Notre premier objectif comprend ainsi des analyses du transcriptome (puces ADN et séquençage nouvelle génération RNAseq) et de l’hybridation in situ, pour réaliser le profil moléculaire des progéniteurs de la CN. Il comprend également la recherche à l’échelle du transcriptome des cibles directes potentielles de pax3, ainsi que l’analyse des régions régulatrices du gène pax3 pour identifier des régulateurs directs. Nous construirons ainsi un nouveau réseau de régulations géniques directes, centré sur pax3, et porterons une attention particulière aux gènes intervenant dans la multipotence des cellules et dans la transition épithélium-mésenchyme. Notre deuxième défi est d’appliquer le savoir accumulé dans les organismes-modèles à la biologie des cellules souches humaines. Nous avons développé des stratégies utilisant des cellules souches d’amphibien et des cellules iPS humaines, pour analyser l’induction du lignage de la CN puis la différenciation de ces cellules, dans des conditions totalement définies in vitro, en comparant à l’induction de cellules souches neurales. Notre hypothèse est que les inducteurs embryonnaires de CN, Wnt et Pax3, pourraient diriger les cellules souches vers une destinée CN. Nous rechercherons des conditions expérimentales permettant d’obtenir des cellules de CN multipotentes, capables de se différencier en plusieurs types de dérivés, dans des conditions controlées. Les quatre équipes du consortium CrestNet ont des expertises complémentaires, en biologie de la CN et des cellules souches, en génomique et en bioinformatique. Nous avons déjà produit de nombreuses données préliminaires pour les deux objectifs de ce projet, en développant des recherches communes. Nous pourrons donc efficacement coopérer pour fournir, d’une part, le réseau de régulations en amont du programme de développement de la CN, liant ainsi la polarisation médio-latérale de la plaque neurale à l’induction de la CN, et, d’autre part, utiliser ce savoir pour contrôler expérimentalement la formation de CN multipotente et fonctionnelle à partir de cellules souches reprogrammées.

Les cellules de plantes sont entourées d’une matrice complexe, dynamique, constituée de polysaccharides qui jouent un rôle majeur au cours du développement de la plante notamment au cours de l’expansion cellulaire, dans le contrôle de la forme des cellules et participe à l’architecture globale de la plante, sa protection contre les agressions extérieures et représente une source de biomasse considérable. La paroi primaire est constitué d’un réseau de microfibrilles de cellulose connecté aux hemicelluloses (xyloglucanes) baignant dans une matrice de pectine et de divers protéines structurales et d’enzymes. Au cours de la croissance, la paroi est constamment remodelée pour maintenir son extensibilité et permettre l’intégration de composé pariétal néosynthétisé. La croissance est controlée par des hormones, parmi lesquelles l’auxine qui joue un rôle clé dans l’expansion cellulaire. Cependant, on connaît mal les mécanismes via lesquels l’auxine influence les modifications pariétales ayant lieu au cours de la croissance. Des données préliminaires produites par les partenaires suggèrent que le récepteur de l’Auxine ABP1 est impliqué dans le contrôle des modifications des hémicelluloses en particulier des xyloglucanes. ABP1 semble donc être un composant essentiel impliqué dans les modifications pariétales contrôlées par l’Auxine. Dans ce projet, nous proposons d’étudier la dynamique d’évolution de la structure des xyloglucanes au cours de l’élongation cellulaire et de déterminer l’influence de l’Auxine dans ce phénomène. L’analyse de la dynamique des modifications des xyloglucanes sera notamment effectuée via l’utilisation d’une approche d’empreinte enzymatique assistée par Maldi-TOF à haut débit et haute résolution spatiale in situ, mise en place récemment par le partenaire 1. Une meilleure compréhension de la dynamique du métabolisme des xyloglucanes sera aussi permise via l’utilisation de monosaccharide activé utilisé dans une approche de « Click chemistry » permettant une visualisation in vivo du métabolisme des xyloglucanes. Les plantes présentant une perte de fonction conditionnelle d’ABP1 montrant des xyloglucanes modifiés seront combinées avec des mutants disponibles chez Arabidopsis thaliana (mutants affectés dans la voie de signalisation de l’auxine et mutants affectés dans la synthèse de xyloglucanes) afin de comprendre comment l’auxine contrôle la structure des xyloglucanes et comment la structure comment la structure de ces polymères affecte l’élongation cellulaire.

Les techniques de microscopie de fluorescence jouent un rôle croissant en sciences du vivant. Ces dernières années, le développement le plus spectaculaire a concerné la microscopie super-résolution (nanoscopie), qui permet d'obtenir des images à une résolution d'environ 20 nm. Rendant possible l'observation de la cellule vivante à l'échelle de macromolécules individuelles, la nanoscopie ouvre un vaste champ de recherche, intégrant biologie structurale et biologie cellulaire. Il est pressenti que la technique, bien qu'encore immature, aura un impact majeur en médecine et santé humaine. Les méthodes de nanoscopie par localisation de molécules uniques (PALM/STORM) sont les plus polyvalentes et les plus prometteuses. Elles sont presque entièrement fondées sur la manipulation des propriétés photophysiques des marqueurs fluorescents, typiquement des sondes photoactivables pouvant être activées sélectivement d'un état éteint à un état allumé au moyen d'une illumination laser adéquate. Les protéines fluorescentes (FPs) photoactivables de la famille GFP sont ainsi des acteurs fondamentaux en microscopie PALM. Ces dernières années nous avons acquis une expertise reconnue dans le domaine de la photophysique des protéines fluorescentes. Nous avons développé et caractérisé de nouvelles FPs photoactivables en utilisant une combinaison de cristallographie cinétique, spectroscopie in cristallo, et modélisation, dans le contexte de notre précédent projet ANR "DSPF". Un problème majeur des FPs concerne leur grande susceptibilité au photoblanchiment, ie, leur perte rapide et non réversible de fluorescence suite à leur illumination. Le problème du photoblanchiment affecte pratiquement toutes les techniques de microscopie de fluorescence et limite sérieusement la résolution atteignable en nanoscopie PALM. Pourtant, les mécanismes qui gouvernent le photoblanchiment chez les FPs restent largement méconnus. Nous proposons ici d'étendre notre recherche sur les protéines fluorescentes à la question du photoblanchiment, afin de caractériser les mécanismes impliqués, de comprendre le rôle de facteurs environnementaux (potentiel redox, pH, oxygène), et de mettre au point des variants photorésistants. Photoblanchiment et photoactivation étant intimement liés, nos études combineront l'analyse des deux phénomènes. Nous utiliserons une vaste palette de techniques allant du monocristal jusqu'à la molécule unique. Les réactions impliquant des transferts de charge (électron, proton), au cœur des mécanismes de photoblanchiment, seront étudiées en détail. En plus d'études à l'échelle moléculaire effectuées par cristallographie, spectroscopie optique et modélisation, nous donneront une grande importance aux investigations sur molécules uniques in vitro et in cellulo. Des cellules "tests" nous permettront de valider les performances de nos protéines fluorescentes pour l'imagerie PALM. Nous tenterons de proposer des variants mis au point de façon rationnelle, possédant des propriétés de photoactivation et de photoblanchiment améliorées. En plus de servir le développement de la microscopie super-résolution et d'améliorer notre connaissance de la photophysique des protéines fluorescentes, cette recherche fondamentale pourrait trouver des applications en biotechnologie et mener au développement de nouveaux senseurs. Ce projet sera conduit dans le cadre d'une nouvelle équipe de recherche appelée "Pixel". Cette équipe lie d'une manière unique deux instituts grenoblois, l'IBS et l'iRTSV, avec le but de développer la microscopie de fluorescence super-résolution à la frontière entre la biologie structurale et la biologie cellulaire. Ce projet accompagne un élargissement majeur des activités du coordinateur vers l'imagerie et la biologie structurale intégrée. La position stratégique de l'équipe Pixel sera idéale pour que les résultats de notre recherche bénéficient directement à la communauté de biologie cellulaire.

Ce projet a pour objectif de concevoir, fabriquer et valider un nouveau type de capteur micro-fluidique sans marqueur à base de matériaux organiques qui sera adapté à des applications chimiques et biologiques, notamment d’une part pour des études en temps réel de la dynamique de protéines particulières et d’autre part pour la détection de faibles concentrations d’ions lourds dans l’eau. Nous prêterons une attention particulière à l’intégration de plusieurs fonctionnalités (injection et détection du signal optique) à même la puce, afin de combler le fossé entre les démonstrateurs de laboratoire (très limités en termes d’intégration) et la miniaturisation nécessaire pour une production de masse et une utilisation à grande échelle en médecine et dans les études environnementales. Les deux facettes de ces applications reposent sur l’extrême sensibilité de la réponse spectrale de micro-résonateurs à une modification de l’indice de réfraction dans leur proche environnement (liquides) ou de la composition de leur interface avec le milieu extérieur. Les techniques génériques développées pour l’élaboration et les méthodes de caractérisation adaptées à des composants polymères ouvrent des perspectives intéressantes en termes de production de masse à bas coût, offrant la possibilité de puces jetables utilisables sur des équipements portatifs. Nous proposons un capteur chimique et/ou biologique original et sans marqueur, reposant sur un système opto-fluidique polymère (ou sol-gel), qui peut présenter une haute sensibilité en présence d’ions lourds, et une réponse temporelle intrinsèque de l’ordre de la milliseconde, ce qui permettra de réaliser un contrôle en continu et/ou d’étudier les cinétiques d’interactions macro-moléculaires. Un tel laboratoire sur puce sera au cœur des futurs instruments portatifs destinés aux mesures in-situ. Le choix des matériaux polymères pour ce capteur micro-fluidique est motivé par les vastes possibilités d’intégration offertes avec divers matériaux inorganiques, permettant ainsi une construction simple d’un laboratoire sur puces. De plus de nombreuses surfaces polymères peuvent être facilement fonctionnalisées pour attacher des molécules cibles permettant une détection spécifique. La cellule opto-fluidique élémentaire est composée d’un micro-résonateur polymère, inclus dans un circuit d’optique intégrée comprenant essentiellement des guides monomodes « entré-sortie » permettant un coulage vertical avec le microrésonateur.. Le canal micro-fluidique est ensuite placé sur la surface supérieure du circuit optique, formant ainsi le système micro-fluidique. Le principe de détection repose sur un décalage spectral de la réponse optique du micro-résonateur induit par le changement d’indice effectif du micro-résonateur lui-même (état de surface) ou de son environnement. La forme du résonateur (en «hippodrome ») permet d’assurer une grande longueur de couplage avec les guides d’entrée/sortie, tandis que le couplage vertical avec le guide d’onde adjacent permet de transmettre et de détecter facilement sa réponse. Cette architecture combine trois avantages : grande sensibilité liée au processus physique fondamental, amélioration de l’intégration par le couplage vertical au guide d’onde du micro-résonateur et insertion du composant dans un circuit micro-fluidique. La sensibilité du dispositif aux changements de conformation moléculaire sera évaluée avec des micro-résonateurs à la surface fonctionnalisées par une couche de reconnaissance bio-moléculaire. Quant à la sensibilité à la concentration d’ions lourds, elle sera caractérisée dans le but d’atteindre la limite de l’état de l’art (100 ng/L) accessible seulement avec des dispositifs non-intégrés et difficilement déplaçables. Les développements futurs porteront sur l’élaboration de réseaux de puces pour une analyse simultanée d’ions ou de protéines sur le même composant.

Lors de la méiose, la recombinaison homologue entre séquences d'ADN joue un rôle essentiel : elle permet la formation d'au moins un crossover (CO) par paire de chromosomes homologues; ce crossover est essentiel à la ségrégation ordonnée des chromosomes homologues lors de la première division méiotique. Chez toutes les espèces dans lesquelles cela a été étudié, y compris, la plante modèle Arabidopsis thaliana, la distribution des crossovers n'est pas homogène le long des chromosomes. Ces variations de distribution de COs ont un impact majeur pour la sélection des plantes et des animaux d'élevage, en impactant l'efficacité d'introgression des gènes d'intérêts. Des progrès considérables ont été faits au cours des dix dernières années sur la compréhension de la formation des COs. Cependant, les facteurs qui contrôlent la distribution non-homogène des COs sont encore mal connus. Cependant, un certain nombre d'observations laisse supposer que la séquence d'ADN et la structure de la chromatine joue très probablement un rôle important. Au cours de ce projet, nous allons étudier l'impact de la méthylation, une marque épigénétique sur la fréquence et la distribution des COs chez Arabidopsis thaliana. Pour cela, nous allons utiliser une population de de lignées épigénétiques recombinantes (EpiRIls) qui sont identiques sur le plan génétique mais qui diffèrent sur leur paysage de méthylation de l'ADN à de nombreux loci. Les epiRIls serviront de parents dans une série de croisements pour étudier l'impact de de la méthylation d'ADN sur la recombinaison méiotique Les objectifs principaux de ce projet sont (i) de tester l'effet de l'hypométhylation de l4ADN sur la fréquence et la distribution des COs en méiose mâle et en méiose femelle (ii) d'étudier et de distinguer les effets locaux et à distance de l'hypométhylation de l'ADN (iii)d'analyser les effets d'une méthylation ciblée sur un point chaud de recombinaison sur la fréquence et la distribution des COs, et des NCOs. A notre connaissance, ce projet est pionnier sur ce type de problématique et devrait donc produire des connaissances uniques et essentiel sur le contrôle de la formation des COs par la structure de la chromatine. Ce projet devrait donc permettre d'améliorer les stratégies de sélection basées sur la modulation des fréquences et des positions des COs en ciblant des modifications de méthylation de l'ADN

Le RNA silencing est un mécanisme de régulation conservé, qui fait partie intégrante des mécanismes de contrôle des acides nucléiques invasifs endogènes (répétitions et transposons) ou exogènes (virus et bactéries) visant à préserver l’intégrité et le fonctionnement du génome. Le RNA silencing est également essentiel au contrôle de l’expression des gènes codant des protéines au cours du développement ou en réponse à des stimuli environnementaux. Le RNA silencing est guidé par des petits RNAs, qui sont principalement produits par une classe d’enzymes RNaseIII appelées Dicer. Les petits RNAs sont eux-même régulés. Ainsi, des long RNAs séquestrant les petits RNAs, ou des nucléases dégradant spécifiquement les petits RNAs ont récemment été identifiés. Toutefois, la liste complète des enzymes qui régulent la vie des petits RNAs ou des précurseurs de petits RNAs est loin d’être connue. Dans ce projet, nous examinerons des enzymes RNaseIII jusqu’à présents non caractérisées et étudierons leur rôle dans la régulation des petits RNA de plantes. Ces enzymes possèdent des domaines RNaseIII et de fixation aux RNA double-brin (DRB) mais ne possèdent pas de domaine RNA helicase ou PAZ, contrairement aux enzymes Dicer. Ces enzymes ressemblent donc aux RNaseIII bactériennes ou fongiques et sont appelées RTL (pour Rnase Three Like). Des résultats moléculaires, génétiques et bioinformatiques obtenus par le Partenaire 1 et le Partenaire 2 indiquent que les enzymes RTL1 et RTL2 de la plante modèle Arabidopsis limitent et stimulent l’accumulation des petits RNAs, respectivement, tandis que des données biochimiques obtenues par le Partenaire 3 indiquent que RTL2 clive des longs RNAs. Le Partenaire 1 a également observé que la modulation de l’expression des enzymes RTL conduit à des modifications épigénétiques héritables. Plus spécifiquement, RTL1 supprime les fonctions associées aux siRNAs de 21 et 24-nt. Des suppresseurs exogènes et endogènes de siRNAs de 21-nt avaient déjà été décrits. Toutefois, des suppresseurs de siRNA de 24-nt n’ont jamais été décrits. Etant donné que les siRNA de 24-nt circulent à travers la plante pour établir des marques épigénétiques à distance des cellules où ils sont produits, et étant donné que RTL1 est exprimé seulement dans les racines, qui sont des censeurs essentiels de l’environnement des plantes, il est particulièrement intéressant d’étudier le rôle de RTL1. Par ailleurs, la surexpression de RTL2 augmente la production de siRNA à certains loci et génère des nouvelles marques épigénétiques. Etant donné que ces marques peuvent être héritées après élimination du transgène RTL2 qui a permis de les induire, on peut penser que l’induction spécifique de RTL2 dans des conditions particulières pourrait jouer un rôle important dans la réponse adaptative des plantes au stress. Au final, nos données suggèrent que RTL1 and RTL2 suppriment et accroissent les marques épigénétiques, respectivement, contribuant ainsi à l’établissement de l’épigénome. Ce projet vise à comprendre le fonctionnement et le rôle biologique des enzymes RTL par une combinaison d’approches génétiques, bioinformatiques et biochimiques. Nous caractériserons l’activité de RTL1 et RTL2 in vitro et in vivo afin de définir la spécificité de leurs domaines RNaseIII et DRB, et nous identifierons leurs RNA substrats et leurs partenaires protéiques. Nous tenterons également de caractériser RTL3, un gène qui ressemble à la fusion de RTL1 et RTL2 mais qui n’est pas exprimé dans des conditions de laboratoire, afin de déterminer si RTL3 contribue aussi à l’épigénome. Nous étudierons les conséquences physiologiques d’une dérégulation des RTL en analysant le transcriptome et le méthylome de plantes qui ont hérité les modifications phénotypiques après élimination du transgène RTL qui a permis de les induire, et nous cartographierons sur le génome les modifications les plus stables et clonerons les loci correspondants.

Compte tenu de l'impact socio-économique des végétaux et les animaux et de l'explosion récente de la capacité de séquençage des génomes, il est essentiel de développer des outils pour gérer ce qui va devenir une énorme quantité d'informations de séquence génomique hétérogène dans leur qualité. Le projet PAGE vise à développer des outils pour comparer les génomes afin de mieux comprendre l’évolution des plantes et des animaux depuis leurs ancêtres communs en termes d'organisation du génome (gènes et séquences répétées) et de développer les outils applicables à des fins de génomique translationnelle, c'est à dire le transfert d'information (candidat gènes, marqueurs moléculaires) à partir de génomes séquencés à ceux non-séquence, en particulier pour les approches de cartographie génétique / physique et du futur séquençage de ces génomes complexes. Le programme PAGE mettra au point des ressources et des approches de génomique comparative afin de fournir des outils publics applicables pour la communauté scientifique. Le programme comporte six partenaires académiques français de l'INRA (4 groupes de recherche) et le CNRS (2 groupes de recherche) reconnues par leurs dossiers de publication et de collaborations en cours en tant que groupes pionniers dans le domaine de la génomique évolutive végétale et animale. Le projet PAGE vise à fournir, pour la première fois, une vision claire de l'évolution des génomes de plantes et d’animaux par une approche globale et robuste de génomique comparative. Ce projet permettra de fournir des connaissances fondamentales (basé sur l'élucidation des mécanismes moléculaires clés de l'évolution des génomes) et les outils appliqués (basée sur la génomique translationnelle pour élucider les caractères majeurs dans les génomes complexes non séquencés) qui seront rendues accessibles à la communauté scientifique.

Les arbres constituent une composante majeure de l’écosystème. Ce sont des espèces dominantes dans de nombreuses régions du monde, présentent sous diverses formes : des forêts naturelles aux plantations industrielles, en passant par des forêts gérées de façon plus extensives. La famille des Fagacées tient une place particulière. Elle comprend environ 1000 espèces, réparties sur l'ensemble de l'hémisphère nord et dont la moitié appartient au genre Quercus. Ces chênes sont des espèces à fort intérêt culturel et social et jouent un rôle important au niveau économique, assurant des fonctions de production de bois pour de nombreuses filières industrielles et offrant des aménités souvent non marchandes. Comme les autres formations forestières, les forêts de chêne présentent également une fonction écologique, qu’il s’agisse de son rôle de protection de la biodiversité (en offrant un habitat voire un refuge pour la faune et la flore), ou de son rôle dans le cycle du carbone (séquestration du CO2 et régulation de l’effet de serre) dans la purification de l’eau et la protection des sols. Enfin les chênes constituent d’excellents modèles d’étude des mécanismes d’adaptation aux contraintes biotiques et abiotiques qui sont notamment associées aux changements climatiques. La communauté scientifique internationale s’est récemment fédérée afin de coordonner les efforts de la recherche pour séquencer le génome de plusieurs espèces de Fagacées. Ces ressources génomiques permettront d’accélérer l’identification des gènes impliqués dans l’adaptation des ces organismes à leur environnement, et plus particulièrement d’étudier le potentiel adaptatif des arbres dans le cadre des changements climatiques. En Europe, de nombreuses ressources génomiques ont été développées pour le chêne dans le cadre du réseau d’excellence EVOLTREE. Aux Etats-Unis, ces développements ont surtout concernés le châtaignier (genre Castanea), dont le génome est maintenant en cours de séquençage. Enfin, en Chine, ces efforts portent sur les genres Lithocarpus et Castanopsis. Ce projet vise à soutenir la participation française au décryptage du code génétique de ces espèces. Il s’appuie sur une collaboration entre six unités de recherche de l’INRA et le Genoscope (CEA). Il présente trois objectifs majeurs. Il s’agira tout d’abord d’obtenir une séquence de référence du génome du chêne pédonculé (Quercus robur). L’utilisation des nouvelles technologies de séquençage et des méthodes bioinformatiques associées permet de relever ce défit à un coût raisonnable, d’autant plus que la taille physique du génome du chêne est relativement modeste (740 Mb/C). Dans un second temps, l’ensemble du code génétique sera annoté puis mis à disposition de la communauté scientifique. Enfin, le reséquençage de plusieurs individus du complexe d’espèces des chênes blancs Européens (pédonculé, sessile, voire tauzin et pubescent) permettra d’identifier les gènes soumis à la sélection naturelle et impliqués dans leur divergence écologique, et de développer des outils moléculaires permettant de quantifier le potentiel adaptatif de ces espèces via l’analyse de leur diversité nucléotidique.

Les organismes vivants intègrent des informations environnementales biotiques et abiotiques (pathogènes, nutrition, stress) pour ajuster leur croissance et leur développement. Chez les eucaryotes, un des systèmes de signalisation majeur connectant la croissance à l’information environnementale est connu sous le nom de « voie de TOR » d’après le nom de la protéine « Target of Rapamycin » présente chez tous les eucaryotes. TOR est une protéine kinase de très grande taille, impliquée dans plusieurs complexes, et qui agit de façon directe ou indirecte sur de nombreux processus cellulaires et particulièrement sur l’activité de synthèse des protéines au niveau de la biogenèse des ribosomes et de la traduction des ARNm. La voie de TOR chez les plantes est moins bien connue que chez d’autres organismes alors que les plantes, organismes immobiles, ont une nécessité de d’ajuster continuellement leur développement, qui est particulièrement plastique, aux conditions environnementales et à la présence de pathogènes. Ce projet concerne donc l’étude de la voie TOR chez la plante modèle Arabidopsis thaliana. L’objectif principal est d’intégrer la signalisation TOR dans le contrôle de la traduction en conditions de stress et de l’intégrer dans le schéma conceptuel de l’adaptation des pantes à l’environnement. Nous proposons d’identifier et d’étudier les cibles de la voie TOR liées à la synthèse protéique en utilisant la purification des complexes d’initiation de traduction, des ribosomes et polysomes et, plus spécifiquement, les interactions entre TOR et la traduction à travers le facteur d’initiation de la traduction eIF3. En effet l’un des partenaires du projet a montré qu’un protéine virale (TAV) capable de stimuler la reinitiation de la traduction, normalement réprimée chez les eucaryotes, recrute à la fois la protéine TOR et eIF3. Nous explorerons également les interactions entre TOR et les phytohormones acide abcissique (ABA) et acide salicylique (SA) toutes deux impliquées dans la propagation des réponses de stress. Le consortium d’équipes a été pionnier dans le défrichage de la voie TOR des plantes et possède une expertise reconnue à la fois dans l’étude des régulations traductionnelles des ARN cellulaires et viraux et dans les voies de signalisation.

Du fait des changements globaux et d’une demande alimentaire mondiale croissante, il devient crucial de bien comprendre comment les plantes absorbent et utilisent l’eau du sol. Le projet HydroRoot propose d’utiliser une combinaison originale d’approches chez la plante modèle Arabidopsis thaliana afin d’accroître notre connaissance fondamentale du transport racinaire d’eau. Des mesures biophysiques de haute précision, couplées à des approches de génétique inverse et quantitative, fourniront une vision intégrative de l’hydraulique des racines de plantes. Les aquaporines sont des protéines canal à eau qui contribuent au transport de l’eau au travers des membranes cellulaires. La différentiation des parois cellulaires et des vaisseaux du xylème peut aussi influer sur l’hydraulique des racines. Une approche de génétique inverse sera développée pour déterminer les divers composants moléculaires impliqués. Une autre approche visera à identifier des QTL (Quantitative Trait Locus) et à cloner de nouveaux gènes contrôlant la capacité de transport racinaire d’eau. Cette approche innovante et techniquement délicate est rendue possible par le développement récent par un partenaire d’un appareil semi-automatique de phénotypage hydraulique. De plus, une variation significative de l’hydraulique racinaire a récemment été établie parmi diverses accessions naturelles d’Arabidopsis. Une approche complémentaire de modélisation mathématique sera développée, afin d’interpréter convenablement les divers phénotypes de transport racinaire d’eau identifiés dans les études génétiques. La modélisation permettra ainsi d’intégrer au niveau de la racine entière la fonction des aquaporines et des autres composants moléculaires impliqués dans les transports axial et radial d’eau. Pour cela, on associera des données expérimentales de transport d’eau à des modèles théoriques et on intégrera des équations de flux d’eau dans une représentation anatomique de la racine. En particulier, un modèle composite local du transport radial d’eau sera intégré dans l’architecture racinaire, afin d’identifier des propriétés émergentes de l’hydraulique du système racinaire entier. Hydroroot impliquera trois équipes ayant chacune réalisé des avancées exceptionnelles dans trois champs d’expertise distincts et complémentaires, et partageant un même intérêt pour le statut hydrique des plantes et/ou les fonctions de la racine. Le groupe dirigé par C. Maurel est reconnu internationalement pour son travail sur la physiologie moléculaire du transport d’eau et sur les réponses des plantes aux stress abiotiques. Ce groupe a développé un ensemble original d’approches biophysiques afin de mesurer le transport d’eau dans la racine d’Arabidopsis. Ces techniques seront cruciales pour phénotyper l’hydraulique des différents matériels génétiques identifiés. Le groupe d’O. Loudet a une réputation de premier rang en génétique quantitative et s’intéresse aussi aux mécanismes de tolérance des plantes aux stress abiotiques. Ce groupe apportera son expertise pour cloner efficacement le ou les gènes associés aux QTL d’intérêt. Le groupe de C. Godin a réalisé des études remarquables sur la modélisation de l’anatomie et de la croissance des racines. Il incorporera des propriétés hydrauliques dans ses modèles afin d’obtenir une représentation fonctionnelle intégrée de la racine. HydroRoot permettra donc d’explorer des aspects inconnus du transport racinaire d’eau. Il mènera à une vision intégrée de la racine, considérant à la fois les propriétés hydrauliques des tissus et l’architecture racinaire, et expliquant comment ces composants sont contrôlés au niveau moléculaire par des facteurs physiologiques ou environnementaux. Du fait de ses fortes composantes physiologiques et génétiques, ce type de recherche pourra aussi concerner des programmes de sélection variétale, afin de produire des plantes optimisées pour leur utilisation de l’eau et leurs réponses aux stress.

L’épidémiologie des maladies infectieuses, en particulier des maladies émergentes, peut bénéficier d’approches écologiques et évolutives, notamment lorsqu’elles concernent les mécanismes de réponses développés par les populations d’hôtes. D’un autre coté, une réponse au parasitisme telle que le transfert d’anticorps de la mère au jeune a des implications potentiellement très importantes en écologie évolutive. Cela va notamment du questionnement sur la valeur adaptative des effets maternels à celui sur le rôle d’une plasticité transgénérationnelle dans la dynamique des interactions hôte-parasite. Des contributions récentes ont abordé des éléments clefs tels que les facteurs environnementaux affectant la quantité d’anticorps transférés et si les anticorps d’origine maternelle peuvent affecter le développement de la réponse immunitaire du jeune, mais peu de choses sont encore connues sur les facteurs affectant l’évolution du transfert maternel d’anticorps et sur ses implications éco-épidémiologiques. Dans le cadre de ce projet, nous proposons d’aborder une série de sujets clefs sur ces thèmes en utilisant des approches complémentaires: (1) tout d’abord, en développant des approches théoriques afin d’aborder conceptuellement les questions évolutive et éco-épidémiologiques soulevées par le transfert maternel d’anticorps. En parallèle, nous proposons (2) des approches expérimentales pour étudier la variabilité entre espèces et au sein d’une espèce de traits lié à la transmission maternelle d’immunité, avec notamment la mise en place d’un plan de sélection expérimentale à mener chez des volailles afin d’explorer la base génétique potentielle de la propension à transférer des anticorps de la poule au poussin et de la persistance temporelle de ces anticorps chez le poussin, (3) une approche expérimentale nouvelle afin d’évaluer spécifiquement les effets potentiels d’anticorps maternels sur des composants de la valeur adaptative des individus dans un système hôte-parasite naturel, et (4) une approche expérimentale et de terrain sur les implications de la structure sociale et spatiale des populations pour l’évolution et l’écologie du transfert d’anticorps. Ces dernières approches seront menées respectivement sur un modèle mammifère et sur des oiseaux sauvages. L’expérience permettra de tester si, comme il a été suggéré, l’allosuckling est susceptible de permettre un passage significatif d’anticorps à des jeunes d’autres portées que celle de la mère biologique. L’approche sur le terrain permettra de plus d’évaluer la possibilité d’utiliser la quantification des anticorps maternels dans les oeufs pour étudier la dynamique de circulation d’organismes pathogènes agents de zoonoses. Ceci sera notamment testé avec le cas des virus de l’Influenza aviaire chez une espèce de Goéland commune sur le pourtour de la Méditerranée et en forte interaction avec les activités humaines. Le projet repose donc sur l’utilisation d’une combinaison unique de systèmes biologiques d’étude permettant de mener ces approches dans les meilleures conditions et en parallèle de développements conceptuels. L’intégration des approches permettra une meilleure efficacité des travaux et elle ouvre des perspectives comparatives très intéressantes. L’obtention de données préliminaires sur les différentes questions abordées permet de garantir le succès du projet. Par sa position à l’intersection entre l’écologie des populations, la science des productions animales, la médecine vétérinaire et l’épidémiologie, ce projet souligne comment la recherche développée dans le cadre naissant de l’immuno-écologie se doit de combiner des approches fonctionnelle et évolutive tout en gardant en tête les contextes écologiques dans lequel sont observés les processus étudiés.

Le projet présenté vise à l’étude de la signification écologique du phénomène de quorum quenching (QQ), qui par définition s’oppose au quorum sensing (QS). Le QS est un mode de régulation qui couple chez les bactéries l’expression génique à la densité cellulaire. Il repose sur la synthèse et la perception de molécules signal par la population bactérienne concernée. Deux phénomènes de quenching peuvent être distingués. Le premier, de nature enzymatique conduit à la dégradation des signaux ; le second, chimique, implique des molécules dites « QS inhibitors » (QSI) qui interfèrent avec la reconnaissance des signaux par les récepteurs bactériens. Le projet est centré autour de 3 axes. Le premier concerne la capacité qu’ont plusieurs plantes de la famille des légumineuses de dégrader certains signaux QS possédant un groupement lactone, et en particulier ceux de leur symbiote bactériens de la famille des Rhizobiaceaea, par le biais d’une activité de type lactonase. Il s’agira essentiellement de confirmer la nature d’une activité enzymatique candidate et d’identifier son rôle écologique exact. Pour cela, le spectre des légumineuses présentant cette activité sera recherché. Des mutants, où les variétés végétales exprimant un RNAi affectant la production de l’enzyme candidate seront utilisées. Le second axe concerne une Rhizobiaceae voisine, Agrobacterium, chez laquelle le transfert du plasmide Ti, principal élément pathogène de la bactérie est régulé par QS. Le projet visera à évaluer dans quelle mesure ce processus de transfert conjugatif peut être affecté par la capacité à dégrader le signal QS d’Agrobacterium que présentent des végétaux, ou des bactéries et des consortia bactériens naturellement présents dans l’environnement d’Agrobacterium. Compte tenu de la durée du projet, et de l’obtention probable de mutants végétaux à la fin de celui-ci, seul des plantes modèles exprimant ou non une activité lactonase dirigée contre les signaux QS d’Agrobacterium – et déjà disponibles au laboratoire – seront utilisées. Le troisième axe vise à rechercher des molécules de type QSI au sein de chimiothèques constitué de molécules de synthèse, ou d’extraits semi-purifiés, principalement d’origine végétale. Le criblage de ces chimiothèques sera réalisé en présence de signaux QS purifiés, au moyen de bactéries bio indicatrices déjà disponibles, incapables de produire leurs propres signaux QS, mais capables d’y répondre par la production de chromophores ou d’’activités enzymatiques facilement détectables quantifiables. L’identification des composés actifs parmi les extraits des extraits semi purifiés donneront lieu la purification des molécules. Le pouvoir d’inhibition du QS de celles-ci, ainsi que celui des molécules d’origine synthétique, sera étudié plus avant au moyen de bio-essais, tels le transfert conjugatif du plasmide Ti d’Agrobacterium, où l’expression du pouvoir pathogène de Pectobacterium sur tubercules de pommes de terre. Ce dernier volet d’étude pourrait contribuer à l’identification de molécules nouvelles, dont plusieurs d’origine biologique et actives contre les bactéries phytopathogènes. Il présente donc un potentiel d’application évident.

L’aridification prédite en Afrique australe entrainera une augmentation de l’incertitude sur la disponibilité des ressources (eau de surface et fourrage), dans l’espace et dans le temps, ainsi qu’une diminution de la production primaire. La matrice d’occupation des sols devrait évoluer vers plus de pastoralisme, et le rôle des aires protégées pourrait s’avérer crucial comme l’une des options d’utilisation des sols. Il est dès lors primordial de comprendre les réponses des éléments clefs des systèmes de savane à l’augmentation de la variabilité pluviométrique dans le temps et dans l’espace. Ceci permettra d’anticiper ces changements drastiques d’environnement et la perte potentielle de l’identité des systèmes socio-écologiques de savane basés sur la biodiversité. Dans ce contexte de changement climatique, nous étudierons (i) les enjeux de gestion des aires protégées, autours de leur capacité à satisfaire durablement leur objectif initial de conservation de la biodiversité mais aussi (ii) le rôle des aires protégées en tant que fournisseurs de services écosystémiques. Ces objectifs demandent nécessairement d’étudier les effets des changements climatiques sur les interactions biotiques. Notre objectif principal est ici de prédire les trajectoires potentielles d’un système socio-écologique reposant sur l’utilisation de la biodiversité (l’aire protégée et sa périphérie). Pour cela, nous nous intéresserons aux relations fonctionnelles entre les déterminants biotiques des savanes africaines semi-arides (plantes, grands herbivores et sociétés humaines) en réponse à l’incertitude et la variabilité pluviométrique ainsi qu’à la disponibilité en eau de surface. Bien que la diminution des ressources et l’augmentation de l’incertitude puissent conduire à une augmentation locale des conflits à l’interface, nous faisons l’hypothèse que les nouvelles contraintes imposées sur les différents systèmes de production pourraient créer des conditions de promotion d’un système d’occupation des sols basés sur l’utilisation durable et la valorisation de la biodiversité. L’étude sera menée dans le cadre de la Zone Atelier Hwange. Elle bénéficiera d’une structure logistique et de dispositifs expérimentaux déjà en place, d’une base de données de plusieurs décennies, ainsi que d’une forte collaboration locale entre chercheurs, gestionnaires et communautés rurales. Le consortium pluridisciplinaire (incluant des équipes internationalement reconnues) repose sur une longue expérience commune sur les savanes africaines. Ce projet combinant faisabilité et reconnaissance garantit un rayonnement international.

La plupart des débats qui définissent l'avenir de nos sociétés et de notre planète sont opaques. Dans le cas des débats sur l'adaptation aux changements environnementaux planétaires (CEP), la cause en est double: l'extrême technicité des questions en jeu et la multiplicité d’échelles et d’acteurs qu’ils impliquent. Malgré son importance et son urgence, la question des conséquences du changement climatique global reste indéchiffrable pour la majorité de la population. Et pour une fois ce n’est pas par manque de transparence ou d’information. La Convention des Nations Unies sur le changement climatique, le Groupe d’experts intergouvernemental sur l'évolution du climat aussi bien que de nombreux autres organismes nationaux et internationaux se distinguent par l’étendue de la documentation publique qu’elles produisent. Chaque document de négociation, chaque position paper, chaque rapport scientifique, chaque dossier de lobbying, tout est librement disponible sur le Web en quasi temps réel. Mais, comme les recherches sur les médias ont souvent observé, la surabondance d’information n’aide pas la démocratie. La preuve en est que l’agenda de l'opinion publique est toujours occupé par la question de l'origine anthropique du réchauffement climatique, alors que cette question a longtemps été un point de consensus à la fois de la communauté scientifique et des négociations politiques. Pour contribuer à la compréhension des défis posés par l'adaptation, le projet MEDEA (Cartographier les débats environnementaux sur l'adaptation) propose un programme de recherche exploratoire en quatre volets, basé sur la méthodologie innovante de la cartographie de controverse. Tout d'abord, en s'appuyant sur une collaboration étroite entre des climatologues et des chercheurs en sciences sociales, il vise à recueillir un vaste corpus de discours à la fois scientifiques et médiatiques sur le débat sur l'adaptation aux CEP en France. Deuxièmement, il vise à analyser ce corpus en utilisant des méthodes et des outils issus de la sociologie des sciences et de techniques (STS). Troisièmement, en s'appuyant sur des experts en design de l’information, il vise à développer une plate-forme interactive en ligne capable de rendre le débat lisible à un large public. Enfin, le projet se terminera par la diffusion de cette plate-forme à toutes les parties prenantes du débat. Globalement, le projet entend apporter une réponse aux questions suivantes: Quelle différence cela fait-il d'être équipé d'outils de cartographie de débats technoscientifiques? Est-ce que cela peut changer (et éventuellement améliorer) la manière dont on débat publiquement de l'adaptation au changement climatique? Conformément à l'appel à projets CEP&S, MEDEA propose une approche innovante combinant des méthodes quantitatives et qualitatives des sciences sociales, des sciences du climat et du design de l’information. Pour assurer cette articulation disciplinaire originale, ce projet de recherche s’appuie sur la collaboration de trois partenaires: Sciences Po (en particulier son Médialab et le IDDRI), le Laboratoire des Sciences du Climat et l'Environnement, une unité de recherche mixte CEA-CNRS-UVSQ (UMR8212), et le EnsadLab de l'Ecole nationale supérieure des arts décoratifs (ENSAD). Compte tenu de sa vaste expérience dans la cartographie des controverses, le médialab Sciences Po assurera le management du projet, sous la coordination scientifique de Tommaso Venturini. Tout en étant novatrice, la stratégie de MEDEA est suffisamment claire pour offrir une base solide pour un projet de recherche interdisciplinaire et assurer que des réponses pertinentes aux défis posés par l’appel soient fournis à la fin des trois ans. MEDEA vise ainsi à soutenir le développement des politiques et du débat public sur l'adaptation et à contribuer à la compréhension des processus du GEC et de sa gouvernance – des objectifs fondamentaux de l’appel CEP&S.

Les ressources marines de sites et d’habitats sélectionnés de trois départements et territoires d’outre mer français répartis dans trois océans du monde représentent un véritable coffre au trésor qui reste à découvrir et à comprendre. L’objectif de ce consortium qui réunit toute l’expertise et les moyens techniques nécessaires à ce projet, est d’explorer la biodiversité et la chimiodiversité des invertébrés marins pour les valoriser tout en agissant pour leur protection. L’approche d’écologie chimique proposée dans ce projet est mise en adéquation la valorisation des molécules et de leurs activités biologiques. La chimie des produits naturels est en effet, un formidable outil interdisciplinaire qui peut allier les applications biotechnologiques et la protection des écosystèmes. Une attention particulière sera portée sur les éponges et les coraux, ceux-ci étant particulièrement importants dans les écosystèmes coralliens. De plus, les spongiaires sont des candidats de choix pour la recherche de nouvelles molécules actives, et nous nous intéresserons ici à la valorisation des molécules naturelles marines dans les domaines de la pharmacie, de la cosmétologie, de l’industrie locale comme la perliculture ou la restauration de certains invertébrés marins. Ciblé sur les invertébrés fixés, l’esprit de ce projet est de rationaliser l’échantillonnage, les travaux de terrain et les études chimiques de telle façon que les résultats puissent être utilisés de façon interdisciplinaire. La chimie des produits naturels, l’écologie chimique, la chimiotaxonomie et la recherche de molécules actives sont étroitement liées. Les objectifs de notre projet visent à caractériser et à conserver la biodiversité par les méthodes de séquençage et de conservation durable du patrimoine génétique, mais aussi par l’élaboration de synthèses biomimétiques. Ces objectifs nécessitent l’élaboration d’une base de données commune aux différentes actions : échantillonnage, profilage chimique, analyse métabolomique et activités biologiques dans l’écosystème mais aussi sur des cibles d’intérêt thérapeutique. Cette base de données sera accessible en ligne aux membres du consortium, décideurs et partenaires économiques. La synthèse biomimétique offre une possibilité de production des molécules retenues pour leurs propriétés biologiques dans les domaines étudiés sans avoir à recourir à la ressource naturelle vivant dans des écosystèmes menacés. Le maintien de cette compétence à un bon niveau mondial par la formation et la pratique permet de résoudre des problèmes de préparation de métabolites parfois complexes. En effet, dans la plupart des cas, les ressources marines ne peuvent produire les quantités de métabolites nécessaires pour une production industrielle respectueuse de l’environnement. La chimie « verte » est une voie possible pour la production durable des molécules d’intérêt : les études de métabolomique permettent les premières réflexions pour l’élucidation des voies de biosynthèse et de les transposer dans des synthèses dites biomimétiques de molécules naturelles complexes. Il est donc important d’isoler et de caractériser les métabolites de manière exhaustive afin de mettre en perspective les chemins biosynthétiques. Le projet démarrera dès que possible sur des collections existantes d’organismes marins et se poursuivra sur de nouvelles récoltes dans chaque département ou territoire d’outre mer.

Les capteurs de gaz optique font déjà partie intégrante de notre société moderne (analyse des émissions chimiques, contrôle des procédés de fabrication, détection de haute sensibilité des molécules à l’état de trace). Cependant, les capteurs de gaz disponibles sont volumineux, complexes et ont un coup de fonctionnement élevé. La conséquence est qu’ils ne sont pas encore déployés à grande échelle. Des progrès technologiques sont encore nécessaires pour que les capteurs optiques participent activement à l’amélioration de la qualité de la vie et à l’économie durable. Parmi les améliorations possibles, la miniaturisation des capteurs de gaz et la réduction de leur coût sont les principales pistes pour un déploiement à grande échelle. Ce déploiement pourrait être mis à profit dans plusieurs domaines d’applications avec des répercussions socio-économiques importantes comme par exemple pour le changement climatique et le contrôle de la qualité de l’air. L’objectif de MIRIADE est de créer un système de spectroscopie optique de gaz ayant la dimension d’une puce électronique (laboratory-on-a-chip). Le projet MIRIADE a pour but de démontrer : (1) la faisabilité d’un capteur de gaz optique entièrement intégré constitué d’une source Moyen Infra-Rouge (MIR) multi-? basée sur l’intégration sur Si d’un réseau de lasers à cascade quantique et d’un circuit photonique silicium et d’une micro-cellule Photo-Acoustique (PA) réalisée en technologie MEMS. Ceci constituera la principale innovation du projet. (2) l’utilisation potentielle de ces capteurs de gaz optique pour l’étude des flux des gaz à effets de serre. Les principaux avantages du dispositif MIRIADE sont : • Une très haute sensibilité par l’utilisation de la gamme spectrale du MIR (4-10 µm) • La flexibilité par la mesure simultanée de plusieurs gaz avec une seule puce. • La très haute compacité par l’utilisation d’une µ-cellule PA (puce ~cm2) • Le bas coût qui permet d’envisager un déploiement de systèmes de détection. Le groupement est constitué de cinq partenaires dont un industriel et une PME. Les activités couvriront des études fondamentales de physique, des développements technologiques mais aussi la validation des capteurs de gaz.

Le projet PhotoNorm a pour objectif de mettre au point des photocatalyseurs à haute activité pour des applications en procédés de dépollution des effluents, et pour cela PhotoNorm propose d’établir les caractéristiques structurales et morphologiques que doit avoir le solide pour être le plus efficace. Ceci ne pourra être réalisé qu’en élaborant des structures et morphologies de photocatalyseurs simples, variées et bien définies et en mettant en place des dispositifs permettant la compréhension des mécanismes conduisant à l’existence de l’activité photocatalytique, ainsi que des réacteurs d’essais normalisés pour les poudres photocatalytiques. Le développement d’un photocatalyseur à hautes propriétés photocatalytiques nécessite de bien comprendre la relation entre son élaboration, sa structure, ses propriétés électroniques et son activité photocatalytique. Ainsi, le groupe de recherche formé dans le cadre du projet PhotoNorm est constitué de trois laboratoires universitaires, d’un groupe industriel et d’une PME, complémentaires et spécialistes de ces thématiques. Les spécialités respectives des laboratoires sont la synthèse de nanoparticules par chimie douce, les méthodes d’analyse physico-chimiques résolues dans le temps et la photocatalyse. Le groupe industriel développe et commercialise des catalyseurs fonctionnels inorganiques à propriétés spécifiques. La PME est spécialiste des systèmes de détection de traces, mais surtout, très impliquée dans le travail d’élaboration des normes photocatalytiques au niveau national comme européen. Les objectifs scientifiques et techniques du projet PhotoNorm sont donc : (1) l’élaboration de poudres photocatalytiques hautement actives pour des procédés de dépollution des effluents, (2) la compréhension des mécanismes conduisant à l’existence de l’activité photocatalytique, (3) la mise en place d’une norme d’essais pour les poudres photocatalytiques. Dans ce cadre, des nanomatériaux photocatalytiques monophasés et multiphasés à base de différents oxydes seront élaborés par des méthodes de chimie douce. Leurs propriétés électroniques seront déterminées par Time Resolved Microwave Conductivity (TRMC), méthode résolue dans le temps permettant de suivre, par absorption des micro-ondes la durée de vie des porteurs de charge créés sur les photocatalyseurs par illumination laser. Leurs propriétés photocatalytiques seront déterminées en effluents liquides et gazeux par photodégradation de différents polluants modèles. Les réacteurs mis en place pour les tests serviront à établir les normes d’essais pour les poudres photocatalytiques.

L’objectif du présent projet est d’étudier les liens entre émotions, cognition et comportement sous l’angle des facteurs de vulnérabilité, protection, et facilitation des performances face à des contextes émotionnels empathiques. L’hypothèse générale est que l’effet du contexte émotionnel sur des performances perceptives, exécutives, motrices, et de cognition sociale, varie en fonction 1) de facteurs tempéramentaux (traits de personnalité) et 2) du type d’adaptation empathique (pré-réflexive vs. réflexive ; vertueuse vs. préjudiciable). Le caractère innovant de ce projet réside d’une part dans une approche interdisciplinaire des liens entre émotion et cognition (psychologie différentielle, psychopathologie, neuropsychologie cognitive, informatique, sciences du mouvement), et d’autre part dans une compréhension des mécanismes de la régulation émotionnelle non pas simplement en termes d’induction émotionnelle, mais en termes d’adaptation empathique favorisant les performances. Notre population d’intérêt sera des individus non-pathologiques pour lesquels les traits tempéramentaux sont rarement pris en compte dans les études sur l’adaptation émotionnelle (par exemple, le modèle en 5 facteurs). Celles-ci privilégient plutôt l’étude de prédicteurs proximaux de la performance comme les états motivationnels (e.g. sentiment d’auto-efficacité). Ce projet intégrera également l’adaptation de patients présentant des troubles de l’humeur et/ou de la cognition sociale (schizophrénie, troubles bipolaires). Il s’agira d’identifier quels facteurs permettent à un individu de prendre en compte les retours sur sa performance fournis en temps réel par un congénère (en l’occurrence un personnage virtuel) de façon à moduler ses performances. Les profils individuels de régulation émotionnelle auraient un effet de vulnérabilité, de protection ou facilitation sur les performances selon la nature du contexte émotionnel empathique. Nous voulons déterminer les sources de variabilité individuelle modulant les performances (positivement ou l’inverse) selon qu’un personnage virtuel exprime des émotions de base qui induisent (ou non) une résonance empathique pré-réflexive (eg., joie, colère) ou qu’il exprime des émotions complexes nécessitant un traitement réflexif de l’adaptation empathique (eg., satisfaction, déception, indifférence). Les retombées fondamentales seront une modélisation de la nature de la relation entre émotion et cognition, à savoir, quelles composantes ont un rôle de médiation (eg, régulation émotionnelle, sentiment d'efficacité personnelle), et quelles autres ont un rôle de modération (certains traits de personnalité) sur les performances. Les retombées appliquées de ce projet seront dans le domaine du e-learning et de la remédiation cognitive des fonctions altérées chez les patients présentant un dysfonctionnement des liens émotion-cognition. Ce projet débouchera également sur la définition de protocoles adaptés à l’étude des liens entre émotions, cognition et comportements ; à des corpus multimodaux de comportements spontanés d’expressions émotionnelles complexes ; à une plateforme expérimentale adaptée intégrant différents outils existants pour l’étude de l’interaction affective entre des utilisateurs et des personnages virtuels.

L’épitaxie par jets moléculaires (EJM) est la méthode de choix pour élaborer des composants de haute performance destinés la microélectronique et l’optoélectronique. Son succès doit beaucoup à l’outil d’analyse en temps réel, la diffraction d’électrons de haute énergie (RHEED). Le RHEED comporte pourtant plusieurs défauts, parfois antinomiques avec les spécifications imposées pour les nouveaux matériaux comme les isolants, les semi-conducteurs à grands gaps et les couches organiques, très sensibles à l’irradiation électronique. En 2003, l'équipe de l'ISMO a investigué la diffraction d'atomes neutres rapides sur les surfaces alors que la communauté scientifique utilise habituellement des électrons. Cette démarche fondamentale a porté ses fruits et après un travail approfondi avec les moyens du laboratoire, elle a protégé par brevet en 2006 cette nouvelle méthode d’analyse de surface. A partir de 2007, l'ISMO a entrepris de collaborer avec l'INSP afin de valider cette approche sur des matériaux pour la microélectronique. Cette technique s'est révélée être un outil original et pertinent pour l'étude des semi-conducteurs car elle fournit des données équivalentes au RHEED mais fait apparaître une richesse analytique bien plus profonde ainsi qu’une sensibilité bien plus grande à la toute première couche de la surface. La technique, baptisée GIFAD, était née et ses applications dans deux voies principales sont toutes tracées : la voie industrielle pour le contrôle en ligne de l'épitaxie par jets moléculaires (EJM) ou le contrôle qualité en sortie de croissance et la voie fondamentale pour l'étude des surfaces. Des financements ont déjà été obtenus pour la démonstration de cette technique à l'échelle du laboratoire, l'objectif technique de cette ANR Emergence est d'atteindre un niveau de maturité permettant d'obtenir un prototype opérationnel pour l'industrie et de faciliter la pénétration de cet équipement dans les laboratoires. L'enjeu est aujourd'hui principalement d'optimiser la source d'ions afin de rendre cette technique compatible avec un usage temps réel et de profiter pleinement des capacités analytiques de cet outil. Les équipes partenaires ISMO, INSP et FIST SA sont partenaires de longue date, ont l'habitude de travailler ensemble et sont très complémentaires pour aborder ce projet. L'ISMO, à l'origine de GIFAD, est spécialisé dans les interactions particules-surfaces et va prendre en charge l'optimisation de la source d'ions ainsi que les travaux sur le traitement des images de diffraction. L'INSP est spécialisée dans les recherches sur l'épitaxie et assurera la pertinence de GIFAD pour l'EJM. Il apportera ses compétences analytiques pour positionner GIFAD par rapport aux autres techniques d'analyse de surface. Enfin FIST SA, spécialisée dans la protection et les transferts des innovations, sera en charge de la valorisation du projet.

L’amélioration des performances et des caractéristiques d’objets, de machines ou de systèmes tient à de multiples facteurs, et, en particulier, au choix des matériaux utilisés d’où la recherche de matériaux nouveaux aux propriétés spécifiques. Nous travaillons donc sur le développement de matériaux composites associant des métaux aux caractéristiques en pratique difficilement compatibles (aluminium et fer principalement). Nous avons obtenu ce nouveau matériau par un assemblage original tant par sa composition que par sa fabrication. Ces nouveaux matériaux aux caractéristiques très intéressantes ont fait l’objet de deux dépôts de brevets (CNRS) en 2010 et deux en 2011 (en cours). La fabrication de ces nouveaux matériaux composites nécessite peu d’énergie et est respectueuse de l’environnement. Du fait de leurs propriétés, les applications envisageables sont nombreuses et touchent des domaines variés tels que l’énergie, l’environnement, l’automobile et l’aéronautique. Nous devons désormais caractériser précisément ces matériaux afin de réaliser des fiches produits permettant de répondre à des cahiers des charges précis. Il est notamment nécessaire de faire des essais physico-chimiques, mécaniques et électromagnétiques. En deuxième lieu, il faut modéliser ces matériaux afin de comprendre plus finement les phénomènes mis en jeu et aussi étudier les possibilités de production en quantité compatibles avec les besoins industriels. Par exemple, étudier la possibilité de produire en flux continu. Enfin, en vue de valoriser les résultats de nos recherches et les brevets déposés, il est nécessaire de réaliser des études de marchés et analyser les besoins industriels dans les domaines concernés. L’aspect transfert technologique, avec création d’entreprise éventuelle, sera étudié dans le cadre de ce programme émergence. Au fur et à mesure de l’avancement du projet, le dépôt de nouveaux brevets pourra être envisagé. Les trois partenaires associés à ce projet, le SATIE (CNRS UMR 8029, ENS CACHAN, CNAM, CERGY), ARMINES (CENTRE DES MATERIAUX Pierre Marie FOURT de l’école normale supérieure des MINES DE PARIS, CNRS UMR 7633), et FIST SA pour la valorisation, sont des gages de réussite de ce projet.

SMARTView est un projet de développement et de valorisation d’équipements de microscopie biomédicale. Il s’appuie sur une technologie innovante brevetée et s’adresse en particulier aux plateformes d’imageries, aux laboratoires de recherche et développement ainsi qu’aux instituts biomédicaux dans les domaines de médecine et santé, agroalimentaire, pharmacologie et cosmétique. Il s’inscrit dans le marché de la microscopie optique de super-résolution pour la biologie, ce secteur constitue 280 M$ en 2010 avec un important taux de croissance de 12%. SMARTView propose une nouvelle microscopie pour l’observation en temps réel des phénomènes membranaires et d’adhésion cellulaire. Cette microscopie innovante, simple à mettre en œuvre, est compatible avec tout type de microscope de fluorescence. Elle offre une résolution axiale inégalée et permet d’obtenir en temps réel la topographie membranaire avec une précision du nanomètre. Cette technologie plein champ répond aux besoins croissants des utilisateurs en imagerie multimodale, rapide et ultra-sensible. Ce projet est directement issu des recherches effectuées dans les équipes du consortium dont les partenaires ont une longue et fructueuse expérience de collaboration dans le développement de techniques d’imageries originales. Ce consortium peut parfaitement intégrer l’ensemble du processus d’innovation de ce projet: de la phase amont de conception et de développement technologique de systèmes d’imagerie à la validation sur des applications biologiques et médicales pertinentes. L’appartenance ainsi que les nombreux liens des partenaires avec la communauté de l’imagerie biophotonique et les plateformes d’imagerie constituent des atouts importants pour la validation et la valorisation de cette microscopie. La preuve de concept est faite. Cette technologie est à un niveau de maturation technologique avancé. La demande financière dans le cadre de ce projet couvrira les frais de prototypage, de validation biomédicale et de valorisation économique. Deux stratégies de valorisation sont envisagées aujourd’hui : la création d’une entreprise de type spin-off ou un transfert technologique à un partenaire industriel déjà identifié.

Au cours des dernières décennies, la Commission Européenne a activement soutenu le développement de vecteurs énergétiques alternatifs tels que l’hydrogène H2. Dans une « économie-hydrogène », H2 serait utilisé avec l’électricité pour atteindre les objectifs bas-carbone fixés par l’Union Européenne. Dans ce contexte, il existe un intérêt croissant pour l’hydrogène (et plus particulièrement pour l’électrolyse de l’eau). Dans l’état de l’art, l’hydrogène électrolytique peut être produit soit par une technologie alcaline, soit par une technologie acide à électrolyte polymère solide (PEM). La technologie PEM présente un certain nombre d’avantages reconnus par rapport à la technologie alcaline : un meilleur rendement énergétique, une plus grande compacité, une meilleure fiabilité. Cependant, elle souffre toujours d’un coût plus élevé dû principalement à l’utilisation de catalyseurs à base de métaux précieux (platinoïdes). L’objectif du projet HydroPEM est de développer un électrolyseur bas coût fonctionnant à densité de courant élevée pour produire de l’hydrogène pur au débit nominal de 500 lites par heure. Ce générateur sera construit à partir d’une technologie brevetée (propriété du consortium HydroPEM) qui utilise des catalyseurs exempts de métaux précieux, et pour laquelle des proof-of-concepts de laboratoire ont déjà été obtenus. Le consortium s’appuiera également sur une longue expérience dans le domaine de l’électrolyse de l’eau et sur un savoir faire acquis au cours des dernières décennies dans le cadre de projets de recherche nationaux et internationaux. Le soutien de l’ANR est requis pour démontrer tout le potentiel de cette technologie à coût réduit à l’échelle prototypale et pour organiser le transfert technologique vers des acteurs industriels travaillant dans le domaine de l’électrolyse de l’eau PEM.

Les développements récents dans la fabrication et la manière d’opérer des systèmes nanoélectroniques de quelques centaines d’Angstrœm voire moins, sont susceptibles d’affecter les technologies futures et de servir de brique élémentaire pour le stockage de l’information, le calcul quantique ou la manipulation de spin. Comprendre comment ces systèmes nanométriques opèrent représente un défi majeur pour la physique théorique et expérimentale. Pour atteindre ce but, il apparaît d’abord nécessaire d’appréhender les mécanismes fondamentaux qui gouvernent leur comportement and donc de développer une théorie précise du transport et des corrélations à l’échelle atomique et dans les systèmes mésoscopiques. Plus spécifiquement, afin de trouver des méthodes efficaces pour manipuler et contrôler les courants de spin, nous devons connaitre les processus microscopiques qui mènent à la relaxation et à la décohérence de spin ainsi que le rôle joué par les interactions. Dans ce projet, notre objectif est de comprendre le transport en dehors de l’équilibre dans les systèmes mésoscopiques corrélés. Pour atteindre ce but, nous nous proposons d’utiliser l’expertise de deux partenaires de recherche. Le premier, le laboratoire de physique des solides à Orsay, comprend deux équipes, l’une théorique dirigée par Pascal Simon l’autres expérimentale dirigés par Richard Deblock. Le deuxième partenaire, l’université d’Oradea en Roumanie comprend une équipe théorique dirigée par Catalin Pascu Moca. Nous prévoyons d’étudier le transport loin de l’équilibre dans les systèmes mésoscopiques en présence d’interactions fortes en combinant des méthodes puissantes de théorie quantiques des champs et d’analyse numérique avec une approche expérimentale permettant de tester les prédictions théoriques. Nos groupes de recherche vont développer de nouvelles méthodes théoriques pour appréhender le transport de charge et de spin loin de l’équilibre dans ces systèmes nanométriques. Plus précisément, nous planifions de construire une approche de groupe renormalisation en temps réel et de l’utiliser pour analyser le comportement en fréquence de diverses quantités physiques caractérisant le transport en dehors de l’équilibre. Nous avons entre-autres en tête une analyse détaillée de la conductance ac de spin et de charge, des processus de diffusion, des processus de relaxation et bien d’autres propriétés de transport. Nous allons aussi étudier le problème du «quench» quantique dans les systèmes corrélés de type Kondo, c’est-à-dire l’implication sur le transport et les fonctions de réponse d’une variation brutale d’un des paramètres de l’hamiltonien. Pour atteindre cet objectif, nous comptons porter un projet ambitieux en étendant notre code actuel de groupe de renormalisation numérique, le code «Flexible-DMNRG», en incorporant les processus dépendant du temps. Sur le plan expérimental, nous planifions la fabrication de détecteurs quantiques pour les mesures du bruit à fréquence finie dans les boîtes quantiques en régime Kondo fabriquées à partir de nanotube de carbone. Le problème du «quench» quantique sera également analysé expérimentalement à l’aide de sondes de tension pulsées. Cela nous permettra d’enregistrer différentes quantités comme la conductance ou le bruit après une variation subite d’un des paramètres du système. Nous pensons que notre approche est optimale pour attaquer ces problèmes de dynamique en temps réel et que la complémentarité entre théorie et expérience est une des forces du présent projet. Plus précisément, les avancées expérimentales motiveront et guideront les développements théoriques tout au long de ce projet.

L'information quantique est un champ nouveau et en développement rapide depuis son apparition il y a une vingtaine d'années. Son objectif est l'exploitation des propriétés quantiques de certains systèmes physiques pour les communications et le calcul. La physique quantique ouvre des perspectives radicalement nouvelles dans le traitement et le transport de l'information, sans aucune analogie avec les technologies classiques de l'information. Les perspectives nouvelles sont, d'une part la possibilité de communications intrinsèquement sûres et d'autre part de puissances de calcul bien au-delà des performances accessibles aux architectures classiques. La principale propriété qui permet d'expliquer ces avantages est l'intrication quantique. Les démonstrations frappantes des protocoles de distribution de clés quantiques ou de téléportation quantique ont soulevé un fort intérêt, confirmant le potentiel de ces méthodes et l'impact très important que les phénomènes quantiques peuvent avoir sur les systèmes d'information. Ce projet porte sur cette thématique innovante et pluri-disciplinaire de l'information quantique, avec un accent particulier sur les propriétés fondamentales de l'intrication quantique et en particulier ses aspects multi-dimensionnels. Plusieurs aspects seront étudiés au cours du projet, et en particulier la génération d'états "hyper-intriqués" dans deux types de matériaux non-linéaires, les cristaux diélectriques et les guides d'ondes semi-conducteurs. Les cristaux diélectriques ont démontré leur efficacité à générer des états intriqués en polarisation, en fréquence ou sur leurs variables spatiales. Ces états seront utilisés pour démontrer et explorer de nouvelles propriétés de l'intrication à haute-dimension. Alors que les dispositifs semi-conducteurs sont généralement utilisés pour leur fort potentiel de miniaturisation et d'intégration, dans le cadre de ce projet, nous nous focaliserons sur leur capacité à générer des états intriqués en polarisation ou en fréquence originaux. Un des objectifs du projet est la démonstration expérimentale de ces propriétés. Ces expériences seront menées en lien constant avec des études théoriques de détection de l'intrication comme de protocoles de communication, de calcul ou de métrologie quantiques basés sur ces états. Il est bien connu que l'intrication à haute dimension peut bénéficier aussi bien à des protocoles de communication que de calcul quantiques. Cependant, jusqu'à présent, ces concepts ont été exploités dans le régime dit des variables discrètes alors que le régime des variables continues présente certains avantages distincts. Dans ce cadre, nous étudierons des protocoles basés sur ces états originaux, présentant de l'intrication entre deux (polarisation), quelques (modes spatiaux) et/ou une base continue de degrés de libertés (fréquence notamment). Tout au long du projet, un thème unificateur sera celui de la détection de l'intrication. Il est bien connu que celle-ci est définie comme la non-séparabilité des états quantiques. Pour identifier et quantifier l'intrication, le nombre de mesures et même de post-traitement classique croît très rapidement avec la taille du système. La détection de l'intrication pose donc des problèmes spécifiques en particulier pour les systèmes de haute dimension qui sont l'objet de notre étude. Ce projet binational bénéficiera des collaborations déjà existantes entre les partenaires, collaborations mises en évidence par un projet CAPES COFECUB et cours, plusieurs articles publiés ainsi que des échanges d'étudiants et de chercheurs en séjour post-doctoral. Une attention particulière sera portée à la diffusion des connaissances acquises, en particulier par l'intermédiaire de cours et d'ateliers scientifiques dans les deux pays.

Le puissant séisme de Tohoku qui s’est produit le 11 mars 2011 a déclenché un violent tsunami qui a détruit 600 km de littoral à l’Est du Japon et endommagé le système de refroidissement de plusieurs réacteurs de la centrale nucléaire de Fukushima Daiichi. Des radionucléides émetteurs gamma (principalement de l’iode-131, du césium-134 et du césium-137) se sont échappés du combustible nucléaire et ont été relâchés dans l’atmosphère. Ces radioisotopes ont la particularité de s’adsorber rapidement aux particules de sol ou aux sédiments. TOFU propose d’utiliser cette propriété pour étudier le transfert des particules contaminées dans des bassins versants jaugés situés dans la région contaminée de la Préfecture de Fukushima. Ce projet vise à étudier la distribution spatiale de ces radionucléides dans les sols de bassins versants montagneux et boisés où l’équipe de recherche sur l’érosion et l’hydrologie forestière du Professeur Onda (Université de Tsukuba) surveille depuis l’accident le transfert des radionucléides au sein de plusieurs parcelles et de bassins emboîtés (jusqu’à 1 km2). Ces sites expérimentaux sont équipés de stations de mesure (ex. pluie, débits, concentration en sédiments). En plus de ce suivi, le transfert des sédiments contaminés le long de la rivière Kuchibuto (drainant un bassin versant de ~ 500 km2) par une approche de traçage. Elle se basera principalement sur la mesure de l’activité des radionucléides émetteurs gamma. Les analyses d’échantillons en laboratoire seront associées à des mesures directes sur le terrain à l’aide de détecteurs portables qui sont déjà disponibles à l’Université de Tsukuba. Ce projet vise également à déterminer l’étendue des zones où des sédiments ont été charriés par le tsunami dans deux bassins côtiers de la région (~ 50 km2). Pour ce faire, nous combinerons l’analyse d’images satellite acquises avant, pendant et après la catastrophe, l’utilisation de détecteurs portables et l’analyse de carottes de sédiments prélevées dans la plaine côtière. En effet, les particules de sol exposées à l’air ambiant à cause du charriage généré par le tsunami doivent avoir été contaminées par les retombées de radionucléides provenant de Fukushima. Ce projet aborde plusieurs des sujets mentionnés dans l’appel Flash Japon (concernant les conséquences environnementales du tsunami et de l’accident de Fukushima) et qui ont besoin d’une « surveillance urgente sur le terrain ». Il bénéficiera de l’expertise confirmée et complémentaire des deux partenaires pour le suivi et la modélisation des bassins versants, le traçage des sédiments et l’interprétation de données de télédétection. L’équipe du LSCE apportera en particulier son expertise sur la contamination des sols dans un grand bassin versant de l’ouest de la Russie (2000 km2) après l’accident de Tchernobyl, en 1986. Cette étude permettra de mesurer et de comprendre la contamination des sols et des sédiments par les radioisotopes et leur transfert dans les rivières juste après la catastrophe. Cette étude pionnière est primordiale et constitue un préalable scientifique à la proposition des mesures de gestion des bassins versants afin de limiter autant que possible la propagation de la pollution et le potentiel de contamination durable de la chaîne alimentaire.

L'utilisation de circuits supraconducteurs dans le traitement de l'information quantique présente un avantage par rapport aux systèmes atomiques car ils sont facilement contrôlables électroniquement. Combinés aux circuits microondes, ils ont permis aux domaines de l'électronique et de l'optique quantique de se rejoindre. Cependant, que ce soit dans le domaine microonde ou dans le domaine optique, la génération et la détection de photons restent conceptuellement équivalentes: l'état quantique de photon est créé à l'aide d'un système quantique appelé qubit (un atome ou un circuit supraconducteur), et sa mesure se fait à l'aide du même qubit via l'absorption de "quanta d'énergie". Le fait que le qubit soit réalisé à l'aide d'un circuit électrique ne signifie pas que le photon microonde est assimilable au courant microonde parcourant le circuit. Une question inhérente au lien entre l'électronique et l'optique quantique demeure: quelle relation existe-t-il entre les degrés de liberté du conducteur (courant et tension) et ceux du champ électromagnétique (EM)? Ce projet a pour objectif l'étude de l'électrodynamique des conducteurs quantiques. Il vise à montrer que de tels conducteur pourraient être à la source d'une optique quantique photonique ou plasmonique. En effet, l'électrodynamique quantique de tels systèmes est pilotée par le transport électronique: les fluctuations du courant électrique au sein du conducteur à une fréquence donnée entraînent une émission de photons à la même fréquence. Le problème devient intéressant lorsque les photons émis résultent de la dynamique électronique propre au conducteur et plus particulièrement lorsque cette dynamique est d'origine quantique. Dans les conducteurs quantiques, cette dynamique peut être ainsi reliée au principe d'exclusion de Pauli, aux interactions coulombiennes ou encore à la cohérence de phase des ondes électroniques. Plus généralement , elle est décrite par un opérateur courant Î. L'approche expérimentale qui permet d'étudier le couplage entre Î et le champ EM consiste à observer les photons émis par un conducteur donné. De manière générale, les fréquences associées aux énergies caractéristiques du transport quantique appartiennent au domaine microonde. Puisque les conducteurs quantiques sont des nano-objets métalliques, le transport électronique couplé à la plasmonique, rend le domaine optique également accessible. Ainsi, une question relative à la théorie de la détection quantique se pose, indépendamment de la nature du couplage entre le courant et le champ EM: une mesure électronique microonde est elle équivalente à une mesure de photo-détection? Au cours des quatre dernières années, Bertrand Reulet et moi avons partiellement répondu à cette question en étudiant les fluctuations microondes du courant électrique dans une jonction tunnel. La mesure du troisième cumulant des fluctuations de courant dans le régime quantique hf >> k_BT a permis de valider une prédiction théorique. Ce projet vise à répondre à cette question dans le domaine optique. En effet, les mesures électriques dans le domaine microonde donnent directement accès à l'amplitude du champ électrique alors que les mesures dans le domaine optique correspondent à un comptage de photons. Par ailleurs, si le couplage entre le conducteur et son environnement microonde est bien contrôlé, le problème devient plus compliqué dans le domaine optique car l'émission de photons via les fluctuations de courant fait intervenir des excitations plasmoniques de surface. Nous aborderons l'ensemble de ces questions en étudiant la statistique des photons émis par le conducteur quantique le plus simple: la jonction tunnel. Nous proposons de mettre en place une mesure de coïncidences entre photons de fréquences différentes, analogue à l'expérience de Hanbury Brown & Twiss.

Les hétérocycles azotés représentent une part non négligeable des substances actives mises sur le marché. L’addition directe d’une amine sur une double liaison carbone-carbone non-activée que l’on appelle la réaction d’hydroamination est une approche très prometteuse pour le développement d’une méthodologie de synthèse de ces composés, plus économique et respectueuse de l’environnement. En effet, dans cette transformation, tous les atomes du substrat de départ sont transférés au produit réduisant ainsi considérablement les déchets. De plus, les amines et les oléfines employées sont des réactifs relativement bon marché, abondants et variés. Malgré des avancées significatives dans le domaine académique, de nombreux progrès sont encore nécessaires pour que l’hydroamination intramoléculaire devienne une méthodologie efficace avec un fort potentiel d'applications industrielles. Cette transformation a priori simple nécessite généralement un catalyseur, ce qui permet de contrôler la régiosélectivité et les stéréosélectivités de la réaction par une synergie appropriée entre le métal et le (les) ligand(s). Parmi les différents métaux utilisés pour catalyser la réaction d’hydroamination, le fer semble avoir le potentiel de satisfaire au mieux le « cahier des charges » pour que cette méthodologie concurrence les voies classiques et stœchiométriques de synthèse de ces composés hétérocycliques. Sa facilité de manipulation, sa faible toxicité, sa tolérance fonctionnelle, associées à un faible coût et une grande disponibilité lui confèrent, en effet, des atouts privilégiés vis-à-vis des métaux nobles ou des terres rares par exemples. Ce projet a précisément pour objectif de développer une méthodologie d’hydroamination intramoléculaire métallo-catalysée au fer. L’objectif à plus longue échéance, qui ne relève pas de cette proposition, est le développement d’une version asymétrique. A notre connaissance, il n’existe pas d’exemples de catalyse d’hydroamination au fer mettant en jeu des amines aliphatiques primaires ou secondaires. Dans ce projet, nous visons à combler ce vide en relevant le défi de développer des catalyseurs d’hydroamination, plus accessibles et plus efficaces que ceux connus de l'état de l'art pour la réaction d’addition intramoléculaire des amines aliphatiques primaires et secondaires sur des oléfines monosubstituées et 1,2-dialkyl-substituées. Pour cela, un criblage de précurseurs catalytiques à base de fer à différents degrés d’oxydation (de +III à –II), générés chimiquement ou électrochimiquement, sera réalisé pour la cyclisation de substrats modèles. La réactivité du centre métallique sera modulée, en particulier par des ligands de denticité et d’effets stéréoélectroniques différents et l'emploi de certains additifs (sels, acides de Brønsted). Le champ d’application de cette méthodologie à d’autres amines primaires et secondaires sera ensuite étudiée, en particulier celles dont la cyclisation est réputée difficile telles que les amines liées à des oléfines 1,2-dialkyl-substituées ou celles ne portant pas de substituants sur la chaîne aliphatique. Le potentiel synthétique de cette méthodologie sera aussi illustré à travers la préparation de briques moléculaires clés fonctionnalisées et de deux alcaloïdes. Au cours de ce projet, une étude mécanistique de la réaction catalytique sera entreprise à travers une étude cinétique, l’isolement et la caractérisation d’intermédiaires réactionnels. La mise en œuvre de cette méthodologie, son application synthétique ainsi que l'étude mécanistique devrait nous permettre d'incorporer cette méthodologie dans des procédés originaux de catalyse. C'est pourquoi, le but ultime de ce projet sera d'associer la réaction d’hydroamination à une réaction de couplage croisé dans une approche en tandem de multicatalyse au fer assisté par l’électrochimie.

La spectroscopie de Résonance Magnétique Nucléaire (RMN) constitue un outil unique pour la caractérisation de la structure et de la dynamique d’une large palette d’assemblages moléculaires. Les développements méthodologiques qui ont été effectués de manière continue, associés aux avancées accomplies dans le domaine des sondes et des spectromètres ont conduit à l’établissement d’une grande variété d’expériences de haute résolution qui ont ouvert la voie à la mesure précise d’un grand nombre d’interactions de spin. Ces observables sont particulièrement utiles pour contraindre les simulations les plus sophistiquées, qui permettent de décrire des entités et des processus chimiques complexes, à l’échelle atomique. Malheureusement, dans la plupart des systèmes qui intéressent la communauté scientifique de nos jours, la taille ou la complexité des architectures moléculaires qui sont sondées conduisent souvent à l’obtention de spectres surchargés, dont la résolution devient alors trop basse pour donner accès à tout son contenu analytique. Ni l’utilisation de spectromètres opérant à très haut champ, ni le développement de séquences combinant des impulsions sélectives ou non ne permettent de complètement résoudre ce problème. Dans ce contexte, nous avons récemment proposé de développer un concept original qui consiste en l’acquisition parallèle de différentes expériences, tout en utilisant une seule et même bobine de détection. Nous avons montré avec succès que cette approche pouvait être appliquée pour faire évoluer différents échos de spin sélectifs en différents endroits de l’échantillon RMN, ce qui a conduit à une édition complète du réseau de couplages spin-spin agissant autour d’un noyau sélectionné. Afin de prolonger ces résultats encourageants, ce projet de recherche vise à fournir au spectroscopiste RMN une nouvelle génération d’expériences de corrélation basée sur la mise en œuvre d’un encodage spatial d’échantillon. Premièrement, des programmes de simulations seront développés, qui auront pour objectif une évaluation du signal RMN, basée sur un calcul analytique de l’évolution des cohérences de spin résultant de l’application d’une séquence d’impulsions encodées par un gradient. Deuxièmement, en tirant parti notamment de cet outil théorique, nous nous concentrerons alors sur le développement méthodologique de nouvelles techniques haute résolution de corrélation qui s’inspireront de ce concept d’encodage spatial en fréquence de l’échantillon. Troisièmement, étant donné que cette spectroscopie avec encodage par gradient est intrinsèquement moins sensible que les autres expériences classiques en RMN, nous explorerons deux techniques qui constituent des alternatives crédibles pour améliorer la sensibilité de nos expériences. Parmi celles-ci, nous étudierons notamment dans quelle mesure le para-hydrogène peut être utilisé comme agent de polarisation dans nos dispositifs expérimentaux. Notre but ultime sera d’appliquer les expériences de haute résolution qui seront ainsi créées à l’étude de systèmes réputés difficiles à analyser à l’heure actuelle. Ces séquences seront d’abord incorporées dans un protocole d’analyse structurale qui sera employé pour déterminer la stéréochimie d’oligosaccharides synthétiques. Ensuite, nous évaluerons la capacité des expériences de refocalisation sélective encodées par gradient (G-SERF) à simplifier la visualisation énantiomérique, dans le cas de mélanges d’énantiomères dissous dans un solvant de type cristal liquide chiral. Enfin, nous nous concentrerons sur la question de la quantitativité de ces expériences (qui est un aspect essentiel en chimie analytique) dans le contexte d’une détermination précise d’excès énantiomérique.

Les systèmes thermoélectriques permettent la conversion directe d'un flux de chaleur en puissance électrique, quelle que soit la nature de la source de chaleur. Ils peuvent donc constituer une voie efficace de valorisation de sources de chaleur perdue, par exemple dans les circuits d'échappement automobile, les incinérateurs d'ordures, (...) par production d'électricité propre. Jusqu'à présent, le principal facteur limitant pour l'utilisation de ces systèmes était leur rendement de conversion, trop faible pour qu'ils puissent être utilisables dans des applications à grande échelle. Cependant dans les deux dernières décennies, un effort de recherche important a été dirigé vers le développement de nouveaux matériaux plus performants. Cela c'est traduit notamment par une augmentation rapide du nombre de brevets déposés annuellement en rapport avec la thermoélectricité. L'efficacité d'un matériau thermoélectrique augmente le "facteur de mérite" thermoélectrique ZT augmente, celui-ci étant défini comme ZT = S²T/rl, avec S le coefficient Seebeck ou pouvoir thermoélectrique, r la résistivité électrique, et l la conductivité thermique. On considère généralement que la valeur minimale de ZT à atteindre pour qu'un matériau soit intéressant pour des applications est 1. Par exemple, un facteur de mérite égal à 1 pour les deux constituants, type n et type p, d'un module de conversion thermoélectrique idéal, pourrait permettre de valoriser 10% de la chaleur perdue dans le circuit d'échappement de camions, ce qui pourrait permettre d'économiser de l'ordre de 3 000 litres de carburant par camion par an. Ces dernières années, plusieurs familles de matériaux ont été développées avec des valeurs maximum de ZT>1, donc notamment les skutterudites ou les siliciure de magnésium, ... Une fois utilisés dans des modules thermoélectriques, ces matériaux ont permis d'obtenir des rendements de conversion de l'ordre de 10% en laboratoire. Cependant malgré ces développements, le besoin de nouveaux matériaux plus performants se fait toujours sentir. Au cours de années 1990s et 2000s, les matériaux de type oxychalcogénures, de formule générale RCuChO (R = cation trivalent, Ch = S, Se ou Te) ont été très étudiés, dans un premier temps comme possible composés parents pour de nouveaux supraconducteurs à haute température critique, et ensuite principalement en couches minces comme matériaux de type conducteurs transparents de type p, avec des applications possibles en optoélectronique. Au début de l’année 2008, une activité de recherche importante a vu le jour consacrée à l’étude d’une nouvelle famille de matériaux supraconducteurs, les « oxypnictides ». Suite à la découverte de la supraconductivité dans ces matériaux, nous avons initié des recherches exploratoires dans ce domaine. Nous avons été les premiers à montrer que ces matériaux, en plus de leur caractère supraconducteur, présentent des propriétés thermoélectriques prometteuses. Leur coefficient Seebeck peut être supérieur à 120 µV.K-1 au voisinage de 100K, avec une résistivité électrique faible. De ce fait, dans la gamme de température de l’azote liquide, leurs propriétés de transport électrique ne sont pas très éloignées de celles des meilleurs matériaux basés sur des alliages Bi-Sb. Suite à ces résultats, nous avons étendus nos travaux de recherche à la famille des oxychalcogénures, et nous avons découverts que ces matériaux présentent des propriétés thermoélectriques très prometteuses dans la gamme 400°C-650°C. Ce projet concerne donc principalement l'étude des propriétés thermoélectriques des matériaux de type oxychalcogénures, avec pour but d'une part de confirmer leur potentiel comme nouveaux matériaux thermoélectriques, et d'autre part d'optimiser leurs propriétés afin de les rendre utilisables dans des applications de conversion de flux de chaleur en puissance électrique.

L’étude de nanostructures magnétiques soulève ces dernières années des intérêts vifs et divers tant du point de vue de l’originalité des phénomènes physiques rencontrés que de la variété des applications potentielles. Son développement récent, visant à obtenir un contrôle électrique des propriétés magnétiques est emblématique de cette concomitance d’avancées en physique fondamentale et appliquée. Il ouvre la voie à la conception de dispositifs de spintronique ne nécessitant plus l’application d’un champ magnétique. Jusqu’à maintenant, dans ce domaine de recherche, il était principalement question de manipuler l’aimantation de nanostructures ferromagnétiques. Récemment, des études théoriques ont suggéré qu’il était aussi possible de contrôler l’ordre magnétique dans des antiferromagnétiques (AF) grâce à un champ électrique ou un courant, et ceci d’une manière bien plus efficace qu’avec des ferromagnétiques. Les antiferromagnétiques pourraient donc dorénavant jouer un rôle actif dans les nanostructures complexes où ils ne constituent actuellement que des couches auxiliaires. Le projet ELECTR-AF vise à explorer les mécanismes physiques à la base du contrôle électrique de l’ordre antiferromagnétique. Pour en élucider les phénomènes intrinsèques, nous nous concentrerons sur l’étude de systèmes modèles. Nous nous intéresserons ainsi à des hétérostructures à base de films minces épitaxiaux de Cr, l’ordre AF du Cr volumique étant bien caractérisé et facile à manipuler. Les échantillons de Cr de bonne qualité cristalline présentent un ordre magnétique du type onde de densité de spin (ODS), dont la période est incommensurable avec celle du réseau cristallin. Ces couches AF seront incluses dans des hétérostructures modèles : nous ferons croître des tricouches épitaxiées formées d’un métal bcc/barrière de MgO/métal bcc (le Cr constituant l’une des deux couches métallique). Ce type de système a été déterminant dans la compréhension détaillée du transport tunnel polarisé en spin, et nous pourrons ainsi profiter des connaissances accumulées pour notre étude du transport polarisé en spin dans les AF. Dans un premier temps, nous procéderons à une étude approfondie des propriétés magnétiques de films minces de Cr et de l’interface Cr/MgO afin d’enrichir notre connaissance du système. Nous adopterons ensuite deux stratégies distinctes pour manipuler l’ordre magnétiques des couches de Cr : - Nous appliquerons une tension sur la couche de MgO pour créer une accumulation de charges à l’interface Cr/MgO. Connaissant la sensibilité du Cr au dopage, nous escomptons une modification de la période de l’onde de densité de charge dans le Cr. - Nous ferons circuler un courant polarisé en spin dans une couche de Cr. Nous voulons observer des effets de couple de transfert de spin, matérialisés par le retournement ou la précession du vecteur d’ordre du Cr. Des mesures par diffraction et magnétotransport nous permettrons d’étudier la modification de l’ordre magnétique du Cr avec une perturbation extérieure. Un des défis de ce projet est de parvenir à caractériser l’ordre magnétique du Cr. La diffraction de neutron, qui donne accès directement aux propriétés de l’ODS (direction de propagation, période et polarisation), est pour ce faire l’outil idéal. Ce projet nous apportera les moyens de repousser les limites de cette technique. Nous ferons aussi appel à des techniques utilisant le rayonnement synchrotron, et bénéficierons des tout derniers développements en microscopie électronique. Les aspects expérimentaux de ce projet sont certes très ambitieux mais à la lumière des tests de faisabilité déjà effectués et des développements récents dans ces différentes techniques, nous sommes très optimistes quant à leur réalisation.

Nouvelles formes de budgétisations, mesure de la performance, rémunérations liées à la performance, introduction de tableaux de bord, externalisation de certaines activités, etc. : depuis une trentaine d’années, à l’instar de nombreuses organisations publiques, des normes, outils, méthodes issus du management ont été introduits dans les organisations policières. Ce projet s’attache à analyser comment la managérialisation transforme la police en France et en Grande Bretagne. Ces nouvelles techniques et normes n’ont pas des effets mécaniques sur les administrations publiques en général et les polices en particulier. Ces dernières sont certes des organisations hiérarchisées, mais elles sont connues pour être particulièrement résistantes aux tentatives de changement venant de l’extérieur. Ce travail propose donc une sociologie politique comparée de la fabrique et de la mise en oeuvre des réformes en France et en Grande Bretagne (plus précisément en Angleterre et au Pays de Galles, l’Ecosse ayant des règles d’organisation du travail policier légèrement différentes). Ce faisant, on souhaite interroger la possible convergence entre ces deux pays, du point de vue tant de la façon dont les polices sont gouvernées que des modes de définition du travail policier et du rapport entre police et population. Un tel projet souhaite donc contribuer aux champs de connaissance suivants : - comment un service public essentiel, la police, s’approprie, traduit, contourne éventuellement, les normes et techniques issues du management. Il s'agit d'analyser ce que l’introduction des outils de mesure de la performance fait à la police : dans quelle mesure la diffusion de ces instruments transforme l’activité policière, les modes de commandement internes, les modes de justification de l’action, mais également les relations entretenues avec l’extérieur ? En retour, cette recherche souhaite s’attacher à comprendre ce que la police fait aux indicateurs de performance : Comment les différents niveaux de la hiérarchie policière, les différents métiers, avec leurs intérêts et représentations spécifiques contribuent-ils à en redéfinir le sens ? - Comment les polices évoluent dans deux pays ayant connu des trajectoires historiques différenciées au regard des relations entre police, Etat et populations. Il s'agit de comparer deux systèmes de police ayant connu des trajectoires institutionnelles différentes (et incarnant, parfois de façon exagérée, des modèles policiers différents) mais ont connu des enjeux similaires : reconfigurations institutionnelles, tensions police/population, notamment avec les minorités. La question posée est ici celle de la convergence des politiques policières. L’analyse se déroulera donc à un double niveau : - Au niveau national : l’objectif consistera à examiner la définition et l’usage des indicateurs de performance, en analysant les configurations de pouvoir entre différents types d’acteurs (professionnels, administratifs, experts, politiques), les idées dont ils sont porteurs, ainsi que le style décisionnel (concerté ou non). Nous envisagerons la capacité des autorités centrales à guider, assister, réorienter la réforme. Dans cette perspective, il faudra se demander quelle est la nature (plus ou moins centralisée) de la conception et du pilotage des réformes managériales. - Au niveau local : l’analyse portera sur les appropriations des réformes managériales au sein de polices locales. Nous proposons d’analyser comment les réformes sont conduites dans deux polices britanniques et deux directions départementales de sécurité publique en France. Trois méthodes de recherche seront mobilisées : collecte de documents, entretiens semi-directifs et observation directe.

L'épigénétique consiste en l'étude des modifications héritables de l'expression des gènes, non liées à un changement de séquence ADN. Même si la définition est simple, les mécanismes impliqués dans les modifications épigénétiques et la dynamique de la chromatine sont complexes et très étudiés, notamment chez les plantes modèles comme Arabidopsis. De récentes analyses, basées sur des techniques à haut débit, ont permis de révéler le paysage épigénétique d'Arabidopsis, comme les variations de méthylation de l'ADN, les modifications des histones, ou l'abondance des petits ARN, ainsi que le polymorphisme épigénétique des régions transcrites de différentes accessions. Les études s'intéressant à la variabilité naturelle des plantes se sont focalisées sur les variations de séquences, mais peu de chose sont connues sur le rôle de la machinerie épigénétique dans ce processus. Pour mieux comprendre l'importance des altérations épigénétiques héritables au sein des populations naturelles, il nous faut désormais isoler de nouveaux épiallèles. A l'IJPB, plusieurs groupes s'intéressent à la variabilité naturelle chez Arabidopsis, comme source de biodiversité. Plusieurs loci à effet quantitatif (QTL) responsables de ces variations ont été identifiés ainsi que les gènes correspondant. De manière intéressante, de nouveaux gènes ont également été identifiés, pour lesquels le polymorphisme observé au niveau nucléotidique, dans les accessions parentales, ne peut pas expliquer le phénotype des lignées recombinantes (RIL). L'objectif de ce projet est de caractériser ces épivariants naturels qui présentent des phénotypes, et également de comprendre les mécanismes moléculaires mis en jeu. La première partie du projet consistera en l'étude d'un épiQTL, SG1. Nous pensons que la protéine SG1 est impliquée de manière directe ou indirecte dans le contrôle épigénétique de certains loci, y compris de SG1 lui même. Des premiers résultats ont montré que SG1 est plus méthylé chez certaines accessions. L'analyse des profils de méthylation de l'ADN et des modifications des histones sera poursuivie. Nous identifierons les partenaires de la protéine SG1, sa localisation cellulaire et ses cibles. Enfin, nous caractériserons les épimutants générés dans un contexte sg1 puisque des mutants T-DNA sg1 ont des phénotypes stochastiques apparaissant après plusieurs générations, faisant penser à des épimutations. La seconde partie du projet consistera en l'étude d'une incompatibilité résultant du croisement entre Sha et Col. Des premiers résultats ont révélé qu'il existe un polymorphisme de méthylation entre ces accessions à un locus du chromosome 5 (gène AtFOLT1: transporteur de folate). Cela est lié à un second locus au chromosome 4 (AtFOLT2) qui est à l'origine de la méthylation au chromosome 5 chez Sha. D'abord, nous caractériserons les structures moléculaires particulières (tels que les tandems répétés) qui existent aux loci incompatibles de différentes accessions. Nous déterminerons si ces loci sont capables d'induire de la méthylation de novo et nous déterminerons les voies moléculaires qui contrôlent ces variations épigénétiques. Depuis la soumission de ce projet en 2010, nous avons détecté des petits ARN ciblant AtFOLT1 que nous caractériserons dans d'autres accessions. Enfin, de récentes données montrent que les voies de synthèse des petits ARN peuvent différer entre certaines accessions. Nous avons identifié des QTL d'expression (eQTL) dans deux populations de cartographie. Nous développerons ce projet très prometteur. Nous pensons être bien positionné pour caractériser ces nouveaux épivariants naturels avec une combinaison d'expertise en épigénétique et la découverte de ces épivariants au sein des populations naturelles. Ce projet permettra d'identifier de nouvelles voies qui émergent dans les projets 'variabilité naturelle' et qui conduiront à la découverte de nouveaux exemples de mécanismes épigénétiques régulant l'expression des gènes et transmis entre générations.

La recherche est aujourd'hui très riche et active sur le sujet des nanofils semiconducteurs, car elle présente un intérêt considérable tant pour ses aspects fondamentaux que pour les futures générations de composants électroniques et optoélectroniques, de capteurs, de cellules solaires, et de nano-sources d'énergie. Les progrès réalisés ces dernières années sur les techniques d'élaboration et de caractérisations à l'échelle nanométrique ont permis de commencer à confronter les observations et les mesures expérimentales aux modèles théoriques. Aujourd'hui nous disposons, au sein de la communauté française, de tous les outils nécessaires à une étude approfondie sur le sujet du dopage et du transport dans les nanofils semiconducteurs. Bénéficiant de ce contexte, notre ambition est d'évaluer et de comprendre les relations complexes entre le dopage, la basse dimensionnalité, les effets de surface et les propriétés de transport. Pour cela l'on s'appuiera sur des études structurales, optiques et électriques à l'échelle nanométrique, ainsi que sur des calculs ab initio. Pour aborder cette problématique, le cas du dopage des nanofils d'oxyde de zinc (ZnO) a été choisi dans ce projet, avec en particulier, le verrou technologique du dopage p dans ZnO. Le projet MAD-FIZ a pour objectif de répondre à des questions de fond concernant le transport dans les nanofils semiconducteurs, notamment la possibilité d'améliorer l'efficacité du dopage via la réduction de taille et les effets de surface développée. Six partenaires, complémentaires dans leur domaines de compétence forment le consortium : le GEMAC (Groupe d'Etude de la Matière Condensée), le GPM (Groupe de Physique des Matériaux), l'INL (Institut des Nanotechnologies de Lyon), l'Institut Néel, le CEA-LETI et le CEA-DEN. MAD-FIZ doit ainsi profiter des outils et méthodes de nano-caractérisation les plus avancés, et des techniques d'élaboration des nanostructures les plus pointues. Les nanofils de ZnO seront réalisés par la technique d'épitaxie en phase vapeur par décomposition d'organométalliques (MOVPE / MOCVD), et l'on étudiera l'incorporation des dopants via plusieurs procédés : in situ (durant la croissance), ou ex situ par diffusion des impuretés dans les nanofils à partir d'une phase gazeuse ou d'un verre dopant appelé "spin on dopant (SOD)". La sonde atomique tomographique révèlera la distribution spatiale des dopants. Leurs signatures optiques informeront aussi sur l'incorporation et leurs propriétés. La technique SCM (Scanning Capacitance Microscopy) sera développée pour accéder à une mesure locale du type et de la concentration des porteurs. Des expériences de transport dans un nanofil unique seront menées, incluant des mesures I(V), C(V), DLTS (Deep Level Transient Spectrocopy), cathdoluminsecence couplée EBIC (Electron Beam Induced Current). En parallèle, les calculs ab initio fourniront des informations importantes sur la contribution et les effets de la surface, et aideront à la compréhension des phénomènes expérimentaux observés. Enfin, concernant la question fondamentale de la relation entre dopage et basse dimensionnalité, l'objectif ambitieux du projet MAD-FIZ est l'obtention des structures nanofils radiales et/ou axiales électroluminescentes, réalisées à base de jonctions p-n ZnO.

Ce projet concerne l'étude et le développement de suspensions de nanoparticules anisotropes colloïdales en phase aqueuses (ACSN) et leur utilisation dans différentes technologies optiques. Ces matériaux ont des propriétés électro-optiques assez similaires à celles des cristaux liquides : En phase isotrope, l'application du champ électrique dans le cas de nanoparticules de type Beidellite ou des champs électriques et magnétiques pour la goethite, induit de l’anisotropie, si bien que ces matériaux peuvent être comparés au nano-PDLC (nano gouttelettes de cristaux liquide dispersé dans du polymère). L'objectif principal du projet est donc de démontrer que l'utilisation de ces matériaux peut déboucher sur un saut technologique dans différents domaines d’application de l’optique tels que les réseaux de communication optiques, les capteurs optiques, laser, métrologie optique, etc. Dans les différents domaines cités, beaucoup de fonctions optiques ne nécessitent pas des temps de réponse très courts. Citons par exemple, la reconfiguration et la restauration des réseaux de communication optiques dont les temps de réponse sont de l’ordre de 50 ms, les fréquences de balayage en longueur d’onde des sources pour les capteurs à filtre de Bragg , de l’ordre de quelques kHz, etc. Pour réaliser ces fonctions, les ACSN (en forme de bâtonnets ou disques) sont des matériaux à fort potentiel, qui de plus, n'ont jamais été étudiés dans ce contexte et offre la possibilité de réaliser une technologie bas-coût. Les ACSN possèdent également des avantages déterminants par rapport à d'autres technologies existantes: faible valeur du champ électrique appliqué, importante biréfringence induite, faibles pertes de diffusion, quasi insensibilité aux variations de température et ne nécessitant pas de film d'alignement. En outre, la technologie cristal liquide qui a déjà été développée semble être totalement compatible avec l'utilisation des ACSN. Une première étape consistera en la synthèse et l'optimisation de différents types de nanoparticules anisotropes (goethite synthétiques ou des argiles naturelles) ou de nature polymérique. Dans un deuxième temps, les suspensions colloïdales en phase aqueuses de ces nanoparticules seront formulées et leurs diagrammes de phase sera déterminé. Une étude complète et détaillée des propriétés électro-optiques des suspensions colloïdales sera ensuite effectuée. Les paramètres pertinents comme la biréfringence induite par un champ, le dichroïsme, les pertes optiques, et les temps de réponse y seront mesurés en fonction des propriétés physiques des suspensions. Pour comprendre le mécanisme sous-jacent, responsable de la susceptibilité géante mesurée en appliquant un champ électrique, des suspensions d’ellipsoïdes synthétiques en polymère seront synthétisées et étudiées. Les matériaux seront enfin étudiés pour évaluer les différentes applications possibles: le premier type de dispositif de test est un déphaseur spatial pour des applications en espace libre tels que les interféromètres (Mach-Zehnder, Fabry-Perot), ligne à retard optique. Le deuxième type de dispositifs se situe à un niveau plus élevé d'intégration technologique en utilisant des fibres microstructurées pour réaliser des fonctions optiques comme des filtres accordables, mais aussi des contrôleurs de polarisation fibré. Enfin, des composants fortement intégrés permettant de réaliser des fonctions de filtre mais aussi des LASER accordables, seront testés avec ces suspensions. Ces étapes technologiques sont cruciales pour valider l’utilisation des suspensions dans les différentes technologies optiques actuelles. On peut noter également que ces matériaux n'ont aucune toxicité.

Les mesures électriques locales en microscopie à force atomique (AFM) sont devenues un outil incontournable, aussi bien pour la caractérisation de matériaux, structures et dispositifs à une échelle de plus en plus réduite, que pour des études à caractère plus fondamental des propriétés de nanostructures et nano-objets. C’est la raison pour laquelle les partenaires du consortium (LGEP, UMPhy CNRS-Thales, CSI) avaient proposé dans le cadre de l’appel 2006, un projet "ALICANTE" centré sur un instrument, le "Résiscope", permettant de réaliser l’imagerie électrique locale en mode contact sur une très large gamme de résistance. Ce projet, qui s’est achevé en septembre 2010, a vu ses trois objectifs pleinement atteints : les performances instrumentales de l’appareil ont atteint plus de 11 décades, ce qui est unique au niveau mondial ; une application originale de nanolithographie sub-10nm a été développée, donnant lieu à de nombreux travaux de recherche de haut niveau (Garcia Nature 2009, Bernand Nature Phys 2009, Barraud Nature Phys 2010, Ruotolo Nature Nano 2009); enfin, la mise au point d’une version commerciale a abouti à la mise sur le marché réussie de l’instrument fin 2009. L’ANR a salué dans son appréciation finale un projet qui « constitue une référence en termes de réalisations scientifiques et de transfert industriel ». Même si l’extrême sensibilité du Résiscope permet d’opérer avec une très faible force d’appui pointe/surface, cette force reste exercée en continu tout au long du balayage (mode contact), ce qui peut endommager les échantillons mous. L'objectif principal du présent projet est donc de modifier l’appareil afin de pouvoir travailler en mode contact intermittent et ainsi élargir son champ d’applications à l'étude de matériaux mous (électronique moléculaire, biologie…), ou de nano-objets fragiles et/ou faiblement ancrés, pour lesquels on constate un fort accroissement de la demande de caractérisations électriques locales. Cet objectif se situe donc bien au-delà d’une nouvelle amélioration des performances : il s’agit d’une révision en profondeur des principes de l’instrument, permettant son adaptation à des conditions opératoires radicalement différentes et beaucoup plus complexes. Dans la continuité de la philosophie du projet ALICANTE, ce projet s’articule autour de 3 axes : un fort cœur de développement instrumental conduit par le LGEP (partenaire 1 et coordinateur), laboratoire à l’origine de l’actuel Résiscope, couplé à un axe applicatif ambitieux centré sur une recherche de pointe sur les matériaux moléculaires, porté par l’UMPhy (partenaire 3), qui motive les avancées instrumentales et bénéficiera largement de leurs retombées, et un axe de valorisation, porté par la TPE CSI (partenaire 2), dans un secteur très concurrentiel et en rapide évolution comme celui de la microscopie en champ proche. Un module Résiscope optimisé pour le mode intermittent sera d’abord obtenu par une succession de modifications du module actuel (LGEP). A l’issue de ces développements, les différents points clés de conception d’un nouveau module dédié aux mesures en mode intermittent guideront le développement du nouveau module IC-Résiscope (Intermittent Contact Resiscope), constituant l’étape la plus innovante du projet. Les résultats feront l’objet d’un transfert de technologie à CSI qui réalisera des prototypes intégrés des différents modules. Ces prototypes permettront de disposer au plus tôt de versions commerciales. Tout au long du projet, les évolutions instrumentales seront validées par des essais menés en partenariat avec l’UMPhy aussi bien sur des échantillons de référence réalisés spécifiquement (couches moléculaires ultra-minces) que sur des échantillons de recherche en spintronique moléculaire. L’étude d’échantillons « recherche » par l’UMPhy permettra d’élargir le champ d’évaluation de l’instrumentation tout en bénéficiant de progrès instrumentaux susceptibles de donner lieu à des avancées scientifiques de premier plan.

Nous proposons de développer des méthodes théoriques ainsi que des simulations numériques pour traiter, de façon unifiée, l'émission de fluorescence et la diffusion Raman dans des systèmes hybrides formés d'une molécule organique chimisorbée sur une nano-particue d'oxide métallique, qui se comporte comme un semi-conducteur. Cette étude poursuit un double objectif: la compréhension des processus qui donnent lieu à l'exaltation de la réponse Raman dans ces semi-conducteurs où l'excitation de résonance plasmon localisée est absente, d'une part, et ceux d'échange de charge photo-induit qui sont les précurseurs de l'effet photovoltaïque, d'autre part. Le système particulier que nous considérons est formé de la molécule de dopamine adsorbée sur du TiO2, dont les propriétés en termes d'exaltation de la réponse Raman mises en évidence très récemment expérimentalement, en fait un candidat prometteur pour des applications dans le domaine des bio-senseurs. Ces deux processus doivent être considérés conjointement car le processus Raman qui n'est pas résonant sur la molécule seule, ou la nano-particule isolée, le devient sur le système hybride, offrant ainsi la possibilité d'en peupler les états électroniques excités. Notre approche théorique consiste à obtenir la section efficace des deux processus en calculant la fonction d'auto-corrélation du dipôle dont l'évolution temporelle est gouvernée par l'équation de Liouville-von Neumann. Pour résoudre cette équation, nous envisageons de séparer le système molécule-nanoparticule en deux sous-systèmes. Le premier, formé de la molécule et d'un petit agrégat d'oxide métallique, sera décrit par un formalisme quantique complet. Le second est considéré comme un environnement induisant la relaxation du premier sous-système. Les états électroniques fondamental et excités du premier sous-système seront obtenus par des calculs de fonctionnelle de la densité dépendant du temps (TD-DFT). Le couplage entre les deux sous-systèmes sera traité soit à l'aide de Hamiltoniens modèles, soit en étudiant la dynamique de l'oxide métallique par TD-DFT.

The proposed research is an effort to understand the role of non-covalent interactions in formation of secondary structures in biological systems, and the selective sequestration of ions. The focus will be on understanding how intermediate configurations, of higher energy, ultimately reach the ground state configuration, a process analogous to protein folding, going from a collapsed and/or denatured state to the native structure. This will be accomplished through by a combined experimental and theoretical investigation of ion-molecule complexes, partially hydrated, that exhibit a variety of structural conformers. Newly developed experimental methods, combining mass spectrometry and infrared laser spectroscopy, will be used to identify and characterize the molecular configurations of these systems. State-of-the-art theoretical methods, density functional theory combined with molecular dynamics (DFT-MD), will be applied to these systems to characterize the energy barriers between different configurations and the pathways over these barriers connecting them. Anharmonic vibrational spectra will be obtained from DFT-MD, compared to the experiments, and the band assignments will provide a detailed microscopic interpretation of the experimental features, and will provide final assessments of conformations experimentally probed. Initial studies will target solvated cations and anions in order to map out potential energy surfaces and to develop/refine the combined experimental/theoretical approach. Next, specific molecules of biological interest: n-methyl acetamide (a model for the protein backbone), amino-phenyl ethanol (a model neurotransmitter), and serotonin (a neurotransmitter) will be investigated. The selective sequestering of mono and divalent ions of biological interest, Na+, K+, Mg2+, and Ca2+, as well as environmental interest, Cs+, I-, and Sr2+, with specific ionophores in a hydrated environment will also be studied. More broadly, mono and divalent ions are ubiquitous in biological systems, they are involved in wide range of functions and play important roles in the structure of proteins, RNA and DNA. Environmental remediation is also of particular interest in light of safety concerns associated with nuclear facilities, world-wide. The experiment developed in the Lisy group is unique and brings a new possibility of detailed conformational mapping of clusters’s conformers and energy barriers, within the gas-phase community. By combining mass spectrometric methods with infrared laser spectroscopy, Prof. Lisy helped pioneer the field of ion cluster spectroscopy. Prof. Lisy’s insistence that cluster internal energy (or effective cluster temperature) is crucial to understanding cluster structure and conformation has changed the way the others in the field now approach these systems. The Gaigeot group brings originality in the emerging field of DFT-MD to the experimental facets of the research that desperately need accurate anharmonic vibrational frequencies, potential energy barrier heights and vibrational energy relaxation. The expertise of the group in theoretical spectroscopy using MD simulations and its coupling to action spectroscopy experiments is unique in Europe. The association between the two groups will bring novelty and excellence to the domain of vibrational spectroscopy of strongly anharmonic molecular ions. This proposal aims to develop a new cadre of young scientists, with the knowledge of experimental methods to probe fundamental issues in biological and environmental issues, and equipped with modern theoretical approaches that go beyond implementing computational software packages. The collaboration and exchange between the groups at the University of Illinois and the University of Evry will make this possible.

Le projet AITOILES regroupe cinq acteurs majeurs de la production française d’hydrogène par électrolyse PEM de l’eau. Il a pour objectif de développer et d’évaluer les potentialités de concepts très novateurs au niveau des composants de cœurs d’électrolyseurs PEM utilisés pour la production d’hydrogène électrolytique afin d’augmenter les rendements de production d’hydrogène tout en réduisant les coûts de ses composants. La réduction voire la suppression des teneurs en métaux nobles dans les couches électroactives est un élément important de réduction des coûts. Une première approche consistera, côté anodique, à développer des catalyseurs bi ou trimétalliques, avec insertion d’éléments non nobles moins onéreux. Différentes méthodes de synthèse seront utilisées par le laboratoire CNRS du LACCO à Poitiers pour atteindre cet objectif. Une seconde approche consistera à développer des catalyseurs non-conventionnels. Des composés à base de macromolécules métalliques développés par l’université d’Orsay – Paris sud et CETH2 seront ainsi utilisés comme catalyseurs des réactions de dégagement d’oxygène ou d’hydrogène. Un autre objectif du projet AITOILES sera d’augmenter la pureté de l’hydrogène produit. Des matériaux alternatifs aux membranes perfluorosulfonées conventionnelles de type Nafion® seront développées par le CEA - Le Ripault (Tours). Le projet prévoit notamment l’étude de membranes nanocomposites lamellaires et de membranes hybrides phosphonées. Tous ces matériaux innovants seront utilisés pour fabriquer des assemblages membrane électrodes (AME) à l’aide de procédés d’impression maîtrisés par le CEA-LITEN (Grenoble) Des encres catalytiques seront préparées et leur composition sera optimisée. Différents procédés d’impression industriels seront utilisés pour déposer ces encres sur les membranes. Ce travail s’appuira sur un savoir faire déjà solidement établi au sein du Consortium dans le domaine des PEMFC en matière de procédés de fabrication. Des AME totalement innovants, performants et à bas coûts pourront alors être fabriqués puis caractérisés lors d’essais d’électrolyse de l’eau par les différents partenaires en monocellule selon des protocoles précis. Les composants développés ne devront pas seulement être performants mais aussi endurants pour des applications de couplage aux énergies renouvelables. Des essais de durabilité (>1000 h) sont ainsi prévus dans le projet par CETH2 et HELION. Les protocoles de test devront également permettre de simuler des profils de courant produit par des sources d’énergie intermittentes (photovoltaïques ou éoliennes) afin d’étudier le comportement des composants dans des applications correspondant au couplage direct des électrolyseurs à ces sources d’énergie alternatives. Des études de dégradation des composants à différentes échelles: sollicitations mécaniques des membranes, cyclages des catalyseurs, étude de la pureté de l’eau sur les cœurs d’électrolyseurs seront également réalisées au cours du projet AITOILES Enfin, la réalisation d’essai en grande surface par CETH2 permettra d’évaluer et de démontrer la faisabilité de la mise à l’échelle pré industrielle des composants et des procédés de fabrication développés dans le projet.

Le projet est proposé dans le cadre de l’Appel à Projets de l’Agence Nationale de la Recherche « Production Renouvelable et Gestion de l’Electricité » (PROGELEC). Il consiste à développer un procédé de fabrication de cellules solaires photovoltaïques (PV) bifaciales à haut rendement à partir de substrats de silicium type n monocristallin. Le partenariat implique: - le laboratoire LCP (CEA-INES) spécialisé en R&D cellules PV en silicium cristallin, - le laboratoire CNRS IEMN, spécialisé dans l’élaboration de couches minces, - le laboratoire CNRS IneSS, spécialisé dans les traitements laser de couches minces, - l’industriel OM group spécialisé dans les procédés chimiques, notamment d’électro-dépôt, - l’institut Lavoisier Versailles (CNRS) spécialisé dans la caractérisation des couches métalliques et en électrochimie fondamentale des semi-conducteurs et des métaux . Les cellules photovoltaïques fabriquées sur silicium de type n Cz (élaboration Czochralski) ne présentent pas de phénomène de dégradation sous éclairement (à l’origine d’une baisse des performances des cellules de type p). Ce matériau présente également des durées de vie de porteurs minoritaires supérieures liées à une moindre sensibilité vis-à-vis des impuretés métalliques. A travers ce matériau, le développement puis transfert du procédé sur une ligne industrielle permettra la fabrication de cellules photovoltaïques dont le rendement sera à la fois plus élevé (>20%) mais aussi plus stable que celui offert par la filière industrielle actuelle. Le caractère innovant du procédé sera lié aux briques technologiques spécifiques de dopage, passivation, et métallisation. Le projet vise à lever les verrous qui limitent le rendement de cette technologie ainsi que son industrialisation (freinée notamment par un coût élevé des métallisations traditionnelles par sérigraphie). Le LCP dispose d’ores et déjà d’un procédé type n offrant des rendements dépassant les 19% sur substrat Cz de surface 148.6cm². Dans le cadre de ce projet, une première phase de développement a pour objectif d’atteindre des rendements de 20% grâce aux améliorations des briques de dopage et passivation. La métallisation par sérigraphie a un impact néfaste sur le courant de court-circuit (perte par ombrage) et sur la tension de circuit ouvert (pertes par recombinaisons sous les contacts) de la cellule. Le remplacement des métallisations traditionnelles par des métallisations avancées doit permettre de réduire le coût du procédé tout en améliorant les performances de la cellule. Dans le cadre de ce projet une métallisation impliquant une couche d’accroche de nickel, combinée à une recharge électrolytique de cuivre est envisagée. Cette seconde phase de développement a pour objectif d’améliorer les performances des cellules à un niveau de rendement de 22% sur grande surface tout en réduisant le coût du procédé (économie de matière première). Le caractère bifacial de cette architecture de cellule constitue un second levier pour le développement d’une technologie de cellules économique. En effet, en fonction de l’installation des modules élaborés avec ce type de cellules, il est possible d’atteindre des gains en puissance de 30% par rapport à des modules classiques. Qui plus est, l'architecture envisagée est particulièrement adaptée à l'utilisation de substrats minces (jusqu'à 100µm) de part la forte réduction des contraintes mécaniques au niveau des métallisations.

L’objectif global du projet Vision est de proposer des accumulateurs Li-ion pour l’application stockage de l’énergie associé aux énergies renouvelables avec une durée de vie de 15 à 20 ans. Ces accumulateurs devront aussi présenter une sécurité améliorée et un coût réduit. L’objectif scientifique est d’améliorer l’état de connaissance des mécanismes de vieillissement sur des temps très longs en fonction des conditions d’utilisation. Cette compréhension doit permettre de proposer des solutions d’amélioration qui seront testées au cours du projet. Des accumulateurs Li-ion utilisant les matériaux Li(Ni1-x-y,Mnx,Coy)O2 (NMC) pour l’électrode positive et du graphite dans l’électrode négative seront étudiés. Grâce au remplacement partiel du nickel par le manganèse, le NMC doit permettre de satisfaire aux exigences de réduction de coût et d’amélioration de la sécurité par rapport au matériau LiNi1-x-yCoxAlyO2 (NCA) utilisé aujourd’hui. La tâche 1 de ce projet consiste à fabriquer et à tester en vieillissement plusieurs générations d’accumulateurs prototypes dont les différents composants seront analysés dans les autres tâches. Différents paramètres de vieillissement seront étudiés : stockage et cyclage, température, régime et profondeur de décharge du cyclage, tension de stockage. Les 4 verrous scientifiques et techniques à lever pour atteindre 20 ans de durée de vie sont pris en compte dans les tâches 2 à 5. Le premier verrou (tâche 2) vient du vieillissement des matériaux actifs. Le second verrou (tâche 3) est la dégradation de l’électrolyte et du séparateur. La tâche 4 consiste à étudier l’évolution de l’interface matériaux actifs/électrolyte qui constitue le 3ème verrou. La tâche 4 est donc complémentaire des tâches 2 et 3. Enfin, la tâche 5 s’attachera à traiter le verrou 4, à savoir la stabilité de la structure des électrodes. Ce dernier verrou est particulièrement pertinent pour le matériau actif NMC, qui est mauvais conducteur électronique et donc très sensible à la structure de l’électrode. Il s’agit de vérifier le maintien de la percolation pour l’accès des électrons, mais aussi le maintien de la porosité de l’électrode pour l’accès des ions Lithium. Des prototypes vieillis (tâche 1) seront fournis dès le début du projet (Gen0). Trois générations de prototypes améliorés suivront au cours du projet (Gen1, Gen2 et Gen3) en fonction des recommandations successives issues des tâches 2 à 5. Enfin, la coordination du projet est l’objet de la tâche 0 et la valorisation et l’exploitation des résultats est l’objet de la tâche 6. Ce projet implique 4 partenaires, dont 1 partenaire industriel et 3 partenaires universitaires. Il s'appuie d'une part sur la grande expertise de l'université de Pau sur les études de surface/interface par XPS, les solides compétences de l'université d’Orsay en électrochimie du solide, via les méthodes d’impédance complexe et de GITT entre autres, et la forte expérience de l’université de Picardie Jules Verne en techniques de microscopie, telles que MEB, MET, EELS. Ce projet profite d’autre part des connaissances poussées de Saft en matériaux, électrolytes et séparateurs pour batteries, de sa capacité et de son savoir faire pour fabriquer et tester des prototypes industriels, de son positionnement sur le marché des batteries et de sa connaissance des applications de stockage. Les enjeux économiques et sociétaux sont importants car la pénétration des énergies renouvelables dans le mix énergétique nécessite le développement de systèmes de stockage de l’énergie à longue durée de vie. Le projet est novateur car la durée de vie envisagée est le double de celle de l’application automobile. De plus, peu de données sont disponibles aujourd’hui sur le vieillissement long terme du matériau NMC. Une aide de 752 738 euros est demandée pour ce projet pour un coût global de 1 935 790 euros.

Parmi les Energies Marines Renouvelables (EnMR), la ressource « énergie des vagues » présente un gisement énergétique considérable et surtout une relative complémentarité par rapport aux autres ressources intermittentes. Cependant, et malgré le grand nombre de technologies qui ont été proposées par le passé ou sont en cours d’étude actuellement, aucune technologie houlomotrice n'a encore prouvé sa supériorité sur les autres et ne s'est imposée comme « la » solution. Il y a à cela plusieurs raisons, dont une bonne part résulte des nombreuses problématiques disciplinaires que soulèvent les systèmes houlogénérateurs : hydrodynamique, mécanique, électrotechnique, commande, etc. Dans ce projet, nous nous intéresserons à ces problématiques fortement couplées et introduisant des dynamiques propres qui augmentent la complexité de la commande de la récupération et de la qualité de l’énergie produite. Nous considérons ici la famille des houlogénérateurs à conversion hydro-mécanique directe (c'est-à-dire sans stockage gravitaire ou mécanique tampon) qui constituent la grande majorité des concepts en cours de développement et les plus prometteurs sur le long terme. Dans ce cas, un problème majeur concerne la qualité de l’énergie produite. Du point de vue électrotechnique, une solution consiste à exploiter des moyens de stockage électrique locaux (embarqués) et/ou distants (mutualisés) pour lisser l’énergie électrique produite sans dégrader la productivité. Mais il faut également considérer la possibilité de profiter des effets de foisonnement des productions d’un ensemble de houlogénérateurs agencés en ferme pour poser ce problème dans toute son étendue. Le stockage électrique peut alors être envisagé comme intégré à chaque houlogénérateur et piloté de façon centralisée ou encore centralisé à l’échelle de la ferme. Les travaux proposés consistent, dans ces différentes situations, à maximiser, avec des considérations de cycle de vie, les deux critères (productivité et qualité de l’énergie) au moyen d’une gestion et d’un dimensionnement adéquats du stockage et d’une stratégie de commande optimale. Sur l’aspect hydrodynamique, il s’agit de la problématique de la modélisation de mouvements de grande amplitude dans la tenue à la mer des flotteurs qui composent les systèmes houlomoteurs aussi bien en situation de survivabilité qu’en conditions opérationnelles. Les travaux envisagés portent donc sur : • Les méthodologies de dimensionnement d’un stockage par supercondensateurs et de sa gestion d’énergie pour assurer le lissage de la production et améliorer la qualité de l’énergie produite, en considérant notamment les contraintes de flicker. Ceci à l’échelle d’un seul houlogénérateur mais également à l’échelle d’une ferme dont le nombre d’unités sera un paramètre. Ici, les couplages forts entre les aspects hydrodynamiques, électrotechniques et de commande nécessiteront d’utiliser les modèles hydrodynamiques avancés même si dans une première approche, des modèles simplifiés seront utilisés. • La définition de critères qualitatifs et quantitatifs de la qualité de l’énergie électrique acceptable par un réseau (au-delà du seul critère de flicker) • Le développement de méthodes de prédiction de la houle et de commande du système de récupération dans le but d’optimiser en quantité et en qualité l’énergie électrique produite. • le développement de méthodologies et d’outils de simulation numérique innovants en hydrodynamique et leur intégration dans la chaine globale des transferts énergétiques dans un houlogénérateur direct. Selon les échelles d’amplitude de mouvement, les approches seront basées sur des méthodes potentielles linéaires ou non linéaires.

Les films multicouches présentent un grand intérêt car ils permettent de réaliser des compromis de propriétés, chaque couche de polymère jouant un rôle spécifique (mécanique, barrière…). Pour réaliser l’adhésion entre les polymères en présence, il est nécessaire d’introduire une fine couche de liants, généralement des copolymères diblocs, pour qu’ils s’enchevêtrent de part et d’autre de l’interface. Le multimatériau est souvent réalisé par coextrusion, rassemblant les polymères extrudés dans un même outillage pour obtenir une structure multicouche. Le copolymère y est formé in situ, par réaction de greffage à l’interface. La réalisation de telles structures reste un défi car des instabilités interfaciales naissent dans la filière, et ceci dépend des conditions de coextrusion. Ces défauts peuvent être amplifiés par les opérations de formage ultérieures. Il est prouvé que l’architecture moléculaire des liants a une grande influence sur ces instabilités, mais les mécanismes sous-jacents sont mal maîtrisés (tension interfaciale, rhéologie, écoulement), mais il est clair que la stabilité du procédé résulte d’une cascade de phénomènes multi-échelles : nano (réaction de greffage), micro (épaisseur du liant et de la zone proche de l'interface entre polymères) et macro (écoulement). En outre, les déchets de production de ces films doivent être recyclés, souvent par compoundage/re-extrusion. Or on y observe des perturbations d’écoulement et des propriétés finales du produit altérées, du fait que les polymères recyclés sont incompatibles. Une optimisation du recyclage passe donc aussi par une optimisation des liants. C’est l’objectif du projet ASPECT de comprendre l’influence de l’architecture moléculaire des liants sur le développement des instabilités de coextrusion, dans le but : - d’optimiser les conditions de coextrusion et la recyclabilité mécanique, - définir une méthodologie rationnelle pour la conception de nouveaux liants permettant d’obtenir des propriétés améliorées. Pour atteindre ces objectifs, ce projet associe : - ARKEMA, spécialisé dans la fabrication de polymères fonctionnels, aux compétences reconnues dans la réalisation de liants; LEYGATECH, une PME innovante spécialisée dans le soufflage de gaine multicouches à forte valeur ajoutée; BARBIER, un transformateur de polyoléfines spécialisé dans le recyclage mécanique ; - l’Université d’Orsay-LPS a une expertise expérimentale et théorique dans la quantification du greffage interfacial, et son incidence sur l’adhésion ; Armines-Cemef a une expertise expérimentale et de modélisation de ces instabilités ; INSA de Lyon-IMP a étudié expérimentalement l’impact de l’affinité physico-chimique des deux polymères sur les instabilités. Le projet de recherche est divisé en 6 tâches scientifiques. - Sélection et caractérisation des polymères à utiliser pendant la totalité du projet ; choix préliminaire de liants modèles réputés présenter des instabilités de coextrusion. - Caractérisation rhéologique du système multimatériau et des modifications de la tension interfaciale, en lien avec les mécanismes de greffage. - Test des adhésifs choisis sur des machines de laboratoire puis industrielles de façon à tester les paramètres d’extrapolation entre les deux échelles ; la même démarche sera effectuée sur les adhésifs optimisés. - Réalisation d’expériences modèles, en conditions statiques pour observer et comprendre le développement simultané du greffage interfacial et des instabilités, puis dynamiques pour tester l’influence du cisaillement et de l’élongation. - Elaboration d’un modèle macroscopique réaliste pour rendre compte de l’incidence du greffage sur la rhéologie et la tension interfaciale. Développement de calculs de stabilité, par méthodes de stabilité linéaire puis simulation directe. - Développement de nouveaux liants et démonstration de leur efficacité, c'est-à-dire le meilleur équilibre entre propriétés optiques, adhésion, stabilité et haut niveau de recyclabilité.

La mesure des faibles quantités d’émetteurs alpha à l’état de traces dans les réseaux d’eau potable est devenue un enjeu majeur pour notre société. Cet enjeu tient aussi bien aux raisons des raisons de sécurité nucléaire que de la lutte contre le terrorisme. Les récents événements dramatiques de Fukushima et le contexte géopolitique ont démontré la vulnérabilité de nos populations face à ce type de menace. La dissémination de matière radioactive dans l’environnement d’une manière intentionnelle (acte terroriste) ou non (accident majeur sur un réacteur nucléaire) doit pouvoir être évaluée le plus rapidement possible après son fait générateur afin que les gouvernements puissent prendre les décisions qui s’imposent afin de protéger les populations. Nous proposons dans le cadre de ce projet de finaliser puis de pré-industrialiser un capteur analytique de radioactivité alpha portable permettant grâce à une assistance électrochimique incluse, d’identifier puis de quantifier les émetteurs alpha directement au sein de solutions aqueuses par simple immersion. Le capteur proposé ici est constitué par un détecteur de rayonnement à base de silicium dont une des faces est recouverte de diamant rendu conducteur par dopage au bore. La limite de détection cible est de l’ordre du Bq/L par radionucléide. Un des atouts majeurs de ce nouveau capteur tient dans le fait qu’il est utilisable sans traitement sophistiqué sur le milieu mesuré, et entièrement décontaminable donc réutilisable indéfiniment. Un brevet français déposé récemment à permis de valider l’assise scientifique de ce projet. Le projet prévoit notamment le développement d’une filière préindustrielle pour ce type de dispositif, en s’appuyant sur les filières de fabrication de détecteurs de l’industriel Canberra. La possibilité de coupler le système à une système d’électrophorèse capillaire permettra d’étendre les domaines d’utilisation à des milieux plus complexes que l’eau seule, et notamment seront explorés certaines boissons, l’urine, voire des composés protéiniques comme le lait. Enfin, la possibilité d’utiliser de tels systèmes industriels pour la décontamination d’eau sera explorée.

Le projet « EM-Hontomín » propose de poursuivre le développement des méthodes de monitoring électromagnétiques initié dans le projet ANR EMSAP-CO2 (2008-2010) et dans d’autres projets propres à chaque partenaire, et de tester/valider ces méthodes sur le site pilote d’Hontomín (Espagne) où 100 kt de CO2 seront injectées à partir de la fin 2012. L’originalité de ce projet est qu’il repose sur une coopération Franco-Espagnole avec le laboratoire Geomodels de l’Université de Barcelone (UB) et la fondation publique CIUDEN, qui coordonne les recherches sur le stockage de CO2 en Espagne. Pour ce qui est des méthodes de CSEM , le développement de la source LEMAM (utilisant des forages comme longues électrodes) sera poursuivi par le BRGM. L’accent sera mis sur les configurations dissymétriques à une seule électrode LEMAM ou à deux longues électrodes rapprochées (dipôle LEMAM). On étudiera aussi l’intérêt d’une mise en œuvre multifréquence (0.1 Hz - 10 kHz) pour essayer de distinguer la réponse « time-lapse » du CO2 profond de celle associée à d’éventuelles accumulations superficielles résultant d’une remontée anormale à travers la couverture. Le laboratoire L2S de Supélec développera un outil d’inversion 2D/3D répondant entre autres à cette problématique. CGGVeritas, de son côté, souhaite étudier et mettre en œuvre des dispositifs à source électrique verticale avec mesure par un réseau d’électrodes enterrées permanentes, afin de maximiser la réponse du CO2 et minimiser le bruit de répétition. Le laboratoire Geomodels de l’UB réalisera des mesures MT préliminaires (signal EM naturel), participera aux levés CSEM des autres partenaires et mettra en œuvre la tomographique électrique entre forages et forage-surface. Enfin, CIUDEN, gestionnaire du site d’Hontomín et en charge de l’injection du CO2, assurera le forage et l’instrumentation (électrodes isolées) des nouveaux puits, la logistique des expériences de terrain, l’accès aux données préexistantes et aux règlementations spécifiques (normes de sécurité, environnement).

La transition énergétique renvoie à une diversité de scénarios qui ouvre un débat sur la nature du bouquet énergétique du futur, les systèmes sociotechniques engagés et la conduite de cette transition. Le passage de ces visions quantifiées (les scénarios) à des futurs soutenables dépend largement des modalités (collectifs, échelles, rythme…) qui présideront au développement de nouvelles technologies de l’énergie (NTE), tant pour la diversification de l’offre que pour la maîtrise de la demande. Un argument central de ce projet est que le potentiel de la transition ne se restreint pas au « potentiel technologique » – défini comme la capacité d’une technologie à contribuer à la production d’énergie (e.g. les 25 GW de l’éolien en France). Ce potentiel est à construire. Il émerge au travers des processus sociaux de développement et de déploiement des technologies. Le projet COLLENER fait porter l’analyse, au moyen des méthodes et concepts des sciences sociales, sur les collectifs sociotechniques qui sous-tendent cette émergence. Ce faisant, le questionnement sur la transition énergétique ne se limite plus aux conditions de l’opérationnalisation des scénarios qui la sous-tendent. Il examine si les NTE, du fait de leur modularité et de leur potentiel de décentralisation, sont à mêmes de redisposer les pouvoirs, les richesses et les risques, et d’être à l’origine d’un potentiel de développement soutenable à l’occasion de la décarbonisation de notre économie. Il s’agit donc autant d’apprendre sur la transition énergétique en cours, avec le déploiement des NTE, que sur le potentiel de recomposition sociétales et environnementales dont elle peut être porteuse. L’analyse est structurée autour de trois dynamiques (transnationale, nationale et locale) qui sont au cœur de la transition énergétique : - l’émergence de coalitions d’acteurs et de processus transnationaux dans le secteur des NTE et de leur financement, visant à instaurer un cadrage politique et règlementaire qui permette le développement des NTE à large échelle ; - l’émergence des politiques climat-énergie par passage progressif de politiques énergétiques sectorielles (e.g. éolien, solaire,…), soumises à de fortes tensions dans différentes pays, à des politiques climat-énergie plus territorialisées ; - l’émergence de « communautés énergétiques durables » correspondant à des initiatives locales ou en réseau d’invention de futurs énergétiques durables. Notre objectif est d’aboutir à une compréhension de la transition énergétique par l’analyse des jeux d’acteurs, des visions, des propositions et des forces qui orientent le devenir des collectifs sociotechniques qui portent ces innovations, en tentant de saisir les ramifications institutionnelles, territoriales et sociales des dynamiques à l’œuvre. Le projet de recherche propose d’explorer sur cette base les processus suivants : solaire, éolien terrestre, offshore (éolien, énergies marines), captage et stockage géologique du CO2, réseaux intelligents, bois-énergie et bâtiments énergétiquement performants. La comparaison des processus empiriques étudiés sera organisée autour de la description de « configurations d’innovations » selon un nombre restreints de dimensions (temporalité de l’innovation, diffusion de l’innovation, partage de l’innovation). Il s’agit là, à dessein, non pas d’une notion stabilisée et affiliée à un champ disciplinaire ou un pas de temps spécifié, mais d’un infra-langage destiné à permettre une saisie et un suivi des enjeux sur les différentes NTE analysées, et une élaboration commune, à la croisée d’objets, de disciplines et de partenaires non scientifiques, sur le projet COLLENER.

Ce projet concerne l’utilisation du mélange helium/oxygène dans la thérapie des maladies Chroniques Obstructives telles que l’asthme et la BPCO (en particulier, l’emphysème). L’objectif global est d’étudier l’utilisation de l’hélium/oxygène dans ces maladies en caractérisant les paramètres ventilatoires (distribution des débits gazeux, effort respiratoire), le transfert alvéolaire de l’oxygène dans le sang, et la profondeur de pénétration du médicament aérosolisé dans les voies respiratoires, afin de montrer pour le patient les bénéfices de l’hélium/oxygène comparativement à l’air. La première partie du projet consistera en une étude préclinique. Le modèle animal (rat) sera décliné en trois états : animal sain, modèle d’asthme, modèle d’emphysème. L’étude préclinique comportera deux phases : 1. analyse de la ventilation, de l’effort respiratoire et du transfert de l’oxygène à travers la membrane alvéolaire, et 2. étude du transport et dépôt d’aérosol. La distribution de ventilation sera analysée à l’aide de deux techniques complémentaires : l’imagerie IRM de l’hélium-3 (He3) hyperpolarisé, et la scintigraphie de ventilation au krypton. L’étude du dépôt d’aérosol consistera en l’administration d’aérosol par un système de nébulisation qui aura été préalablement développé, suivi de l’acquisition des images de dépôt qui se fera par deux techniques performantes : l’imagerie IRM de l’He3 hyperpolarisé et l’imagerie SPECT/CT en 3D. Pour les études de ventilation et d’aérosol, nous comparerons l’effet du gaz (air vs. hélium/oxygène) dans les différents modèles animaux (sain, emphysème et asthme). Cette partie préclinique devrait montrer les effets bénéfiques de l’hélium/oxygène en termes d’effort respiratoire, transfert d’oxygène, ciblage du dépôt régional d’aérosol. La deuxième partie du projet consistera en la construction de modèles in silico. Pour cette partie, la morphologie des voies respiratoires des rats sains et pathologiques sera caractérisée par Micro-CT Scan dans le but de reconstruire numériquement cette morphologie en 3D. Un modèle complet d’arbre respiratoire sera obtenu, dont les premières générations seront issues de cette reconstruction 3D et les suivantes de la littérature. On peut trouver de nombreux modèles théoriques de prédiction de ventilation et de dépôt d’aérosol dans les voies respiratoires dans la littérature, mais très peu d’entre eux considèrent les morphologies pathologiques. Par conséquent, nous développerons des modèles analytiques/numériques prenant en compte les caractéristiques pathologique et l’asymétrie des voies respiratoires de la morphologie 3D reconstruite. Ces modèles prendront également en compte l’effort respiratoire et le transfert alvéolo-capillaire de l’oxygène. Ils devraient permettre de transposer à l’humain les résultats de simulation de ventilation et de dépôt dans un arbre respiratoire pathologique. Une étude in vitro se concentrera également sur le comportement de l’aérosol dans des modèles simplifiés de singularités de voies respiratoires chez le rat pour valider les modèles in silico. La comparaison entre les simulations réalisées avec ces modèles et les expériences in vivo / in vitro devrait permettre de valider les modèles. Finalement, dans la troisième partie du projet, les résultats qui auront été obtenus dans les phases précédentes permettront de mettre en place une étude clinique sur la ventilation chez l’Homme en utilisant la méthode d’IRM de l’He3 hyperpolarisé. Cette étude clinique devrait démontrer la capacité de ces modèles à prédire la distribution de ventilation en fonction des caractéristiques pathologiques du patient.

Dans un contexte de compétitivité toujours plus grande couplé à un impératif de respect de l’environnement, l'industrie automobile est confrontée à des ruptures technologiques au niveau de l’allègement de la structure du véhicule et du développement des véhicules électriques. Ces nouveaux enjeux doivent être réalisés tout en maintenant un niveau d’excellence en sécurité des véhicules. Lors d’un accident de la route, la structure du véhicule est conçue pour absorber une partie de l’énergie libérée par le choc, ceci afin de protéger le plus possible les occupants du véhicule. La qualité des assemblages, et plus particulièrement celle des points soudés par résistance, est un enjeu clef pour assurer cette absorption d’énergie par déformation des pièces et rupture de points fusibles. La géométrie irrégulière du profil des points de soudure rend l’application de méthodes d’inspection non destructive particulièrement difficile. A ce jour, cette problématique n’a pas pu être levée pour l’application de la technique des ultrasons multi-éléments. ASAP s’inscrit dans ce contexte général en proposant de développer une méthodologie de contrôle applicable en usine et permettant une surveillance optimisée des assemblages du véhicule qui sera validée par des essais de tenue statique et dynamique. Les travaux réalisés dans le projet viseront à l’étude et au développement d’une nouvelle méthode de contrôle ultrasonore multi-éléments dédiée aux points de soudure par résistance. L’une des originalités du projet sera d’implémenter au sein de cette instrumentation des algorithmes innovants permettant en temps réel de s’adapter à la géométrie complexe de la soudure, d’améliorer les performances de détection par une meilleure focalisation du faisceau ultrasonore, et de disposer d’une imagerie évoluée d’analyse permettant une interprétation immédiate sans besoin d’expertise de la qualité du point soudé. Une part importante du projet sera par ailleurs consacrée à la caractérisation de la tenue dynamique a posteriori des points soudés en modes purs et mixtes I/II sur une large gamme de vitesses de déformations, ainsi qu’au développement et à la fiabilisation d’un modèle numérique macroscopique de tenue dynamique des points soudés. Une autre originalité du projet sera d’établir une corrélation entre modélisation paramétrique, qualité par diagnostic CND et comportement dynamique à rupture des assemblages soudés par points. Le modèle numérique macroscopique couplé aux outils de simulation de la méthode CND permettra de valider et d’optimiser la méthodologie de contrôle pour une grande gamme de paramètres caractéristiques des assemblages et points soudés. ASAP réunira l’industriel RENAULT, les PME EXTENDE et M2M, et les laboratoires de recherche CEA LIST et LAMIH de l’Université de Valenciennes. L’implication et l’expertise de ces partenaires dans des domaines de compétences complémentaires permettront d’aboutir au bout de trois ans à la création du premier appareil du marché ultrasons multi-éléments assurant un diagnostic fiable, rapide, simple, et univoque de la qualité de la soudure par point et à la fiabilisation d’un modèle paramétrique de tenue des PSR.

Le projet e-MECA a pour objectif la recherche de solutions innovantes ultra-compactes et à forte puissance massique pour des systèmes électromécaniques embarqués. Les travaux seront essentiellement dédiés aux machines de type moteur-générateur d’une puissance de 8kW à 12kW pour les véhicules mild et full hybrides. Ce type de machine présente en effet un fort potentiel de déploiement industriel en très grandes séries à des prix abordables. Le partenariat rassemble deux industriels (Valeo et SKF), l’IFPEn et trois laboratoires (Satie, Dynfluid et Tempo). La gestion globale du projet sera sous la responsabilité de Valeo. Le Satie assumera la coordination scientifique des laboratoires. Valeo et SKF seront garants de la cohérence des choix technologiques en vue de leur application industrielle. L’axe de recherche privilégié consistera à étudier l’augmentation de la fréquence de conversion (vitesse de rotation et nombre de paires de pôles) des machines électriques. Les travaux porteront sur l’étude et le développement d'outils, de modèles et de méthodologies pour l’optimisation des machines électriques. Le projet s’attachera à diminuer l'utilisation de matériaux onéreux en vue de réduire le coût des systèmes. Des maquettes fonctionnelles seront réalisées et testées par les industriels. L’étude de réducteurs adaptés aux grandes vitesses de rotation des machines envisagées sera traitée pour chaque application dans un projet applicatif séparé.

Le déplacement sans émission, l'absence de bruit et le confort de conduite sont de grands avantages pour les véhicules électriques (EV). Un inconvénient, cependant, est l'autonomie limitée des batteries. Dans l'usage quotidien, le conducteur doit recharger fréquemment son véhicule. L'utilisation de câbles pour connecter les véhicules n'est pas confortable. En particuliers, pour des raisons de manipulation et de salissure ; plus spécialement au cours des journées d'hiver froides et humides. Les inconvénients supplémentaires sont les questions d’encombrement du trottoir avec des câbles dans la rue, enfin, l’aspect paysage urbain est modifié par les bornes de charge. Le projet WIC2IT offre une solution pour augmenter la croissance du VE en offrant la charge sans fil. La facilité d'utilisation de ce système de charge permettra au conducteur de se garer puis de recharger sans avoir à manipuler un câble encombrant, lourd et sale. Ce système est aussi trés discret dans le panorama urbain. Le défi majeur est d'assurer que les véhicules différents sont capables de se recharger à chaque fois qu’une place de parking équipée avec ce système se libère. L’interopérabilité signifie que même les véhicules les plus récents peuvent être chargés par induction à des endroits équipés d’anciens systèmes qui n'ont pas été spécifiquement conçu pour ce véhicule. Ce sera vrai aussi pour les véhicules qui pourraient provenir de constructeurs différents. En même temps, pour permettre un marché libre et concurrentiel, il est important de laisser une liberté maximale de conception aux équipementiers spécialiste des système de charge inductif. Un deuxième défi dans le cadre de l'interopérabilité réside dans la connaissance du rayonnement électromagnétique. WIC2IT étudie l'effet des rayonnements électromagnétiques sur les êtres vivants en vue d'acquérir une expérience précieuse qui aidera à déterminer les limites d’utilisation et de soutenir ainsi le processus de normalisation pour rendre la charge sans contact standard dans l'UE.

L'effet Allee décrit un scénario dans lequel des populations à faible effectif sont affectées par une relation positive entre le taux d'accroissement et la densité. Ainsi certaines populations de petite taille ou faible densité peuvent subir un recrutement moindre, ou une mortalité supérieure, résultant en une nouvelle décroissance de l’effectif (ou baisse de la densité). Le point final de cette réaction en boucle est généralement l'extinction de la population. Les travaux actuels montrent que cet effet affecte potentiellement la plupart des espèces animales et végétales, directement ou indirectement. La première partie de notre projet RARE se focalisera sur cet effet, que nous chercherons à mieux comprendre, par une série d’études théoriques, empiriques et expérimentales. Nous proposons d’analyser une large base de données (séries temporelles de 1198 espèces différentes) pour des évidences d’effet Allee et les caractéristiques qui lui sont propres, de perfectionner les méthodes analytiques et mathématiques permettant de les déceler dans les jeux de données démographiques et de proposer une nouvelle méthode pour en quantifier l’intensité. Par l’étude spécifique d’un certain nombre de modèles animaux adaptés, de système social à contraintes croissantes (chauves-souris, primates, suricates et fourmis), nous approfondirons les connaissances sur le fonctionnement de ce processus. Cette partie devrait nous permettre de mieux comprendre les processus associés au risque d’extinction des populations. Cette seconde partie est subdivisée en trois tâches. La première s’efforcera d’étudier les processus à l’œuvre dans les activités récréatives liées à une recherche de reconnexion avec la nature : collections d’animaux, NACs et écotourisme. La seconde tâche s’intéressera aux activités commerciales liées à un gain de prestige social, avec deux études distinctes concernant de nombreuses espèces animales, l’une sur les centaines de mammifères des listes de riches chasseurs de trophées et l’autre sur le lien possible entre l’extinction d’une part importante de l’avifaune du Pacifique et les indicateurs de hiérarchie sociale des différentes cultures Polynésiennes. La troisième tâche augmentera encore le niveau d’interdisciplinarié. Elle complètera le projet par un ensemble d’études originales impliquant des collaborateurs des sciences humaines et sociales, au sein de trois groupes d’études : de la modélisation mathématique en économie de l’environnement, des approches expérimentales en psychosociologie du consommateur et enfin une partie permettant d’apporter des solutions concrètes,avec une approche en politique de la conservation. Ces deux parties se feront en parallèle et avec de nombreuses collaborations avec des spécialistes de chaque domaine concerné