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La déformation et la rupture par fluage de la matière désordonnée fragile sont d'une importance capitale dans divers domaines, du génie civil aux géosciences. Ces processus sont caractérisés par des lois d'échelle rhéologiques omniprésentes mais empiriques, dont certaines sont connues depuis plus d'un siècle, mais qui attendent encore une interprétation théorique solide. En utilisant comme preuve de concept nos travaux interprétant la rupture athermique comme une transition critique, nous proposons d’analyser la rupture par fluage dans un cadre de physique statistique afin d’: (i) analyser l'interaction entre désordre, interactions élastiques, activation thermique et vibrations mécaniques, (ii) expliquer les relations empiriques susmentionnées, (iii) explorer l'universalité de la physique sous-jacente, de la propagation d’une fissure sous traction à la rupture par compression des matériaux cohésifs ou à la plastification des milieux granulaires frictionnels, et (iv) identifier les phénomènes précurseurs de la rupture par fluage qui pourraient conduire à des outils de prédiction fiables. Pour relever ces défis, nous développerons une approche interdisciplinaire au carrefour de la physique statistique et de la mécanique, avec des applications en ingénierie ou en géophysique, en construisant une nouvelle base de données expérimentale à partir d'un ensemble de configurations mécaniques, divers matériaux, et d’outils de mesure pour suivre en fonction du temps la déformation, le glissement, l’endommagement, ainsi que le spectre d'excitation (et par ce biais le paysage énergétique) tout au long du processus de fluage. Cette base de données sera utilisée pour développer et contraindre un nouveau cadre théorique, basé sur une analogie avec le fluage d'une membrane élastique proche du seuil de dépiégeage ou de plastification. Au-delà des problèmes liés à la fracturation, les résultats seront du plus haut intérêt pour une compréhension plus générale de la physique statistique des systèmes désordonnés activés thermiquement.

Les premiers mois de 2021 ont vu la découverte d'une nouvelle famille de gaz d'électrons 2D supraconducteurs aux interfaces d'oxyde à base de KTaO3 (KTO). La Tc et le couplage spin-orbite (SOC) dans ces gaz 2D sont tous deux 5 à 10 fois plus élevés que dans leurs homologues à base de SrTiO3 intensément étudiés depuis 2004. Notre consortium a récemment obtenus des résultats importants sur ces nouveaux systèmes, mais avec une méthode de croissance avantageuse pour la nanofabrication de dispositifs. Fort de ces résultats préliminaires, SURIKAT a pour ambition d'explorer les propriétés fondamentales des gaz 2D de KTO et de fabriquer des dispositifs supraconducteurs. Nous étudierons la physique de la phase supraconductrice, y compris le rôle de la structure de bande et de l'orientation cristalline sur la supraconductivité, la nature de l'état supraconducteur (simple gap vs multigap) et la symétrie du ou des paramètres d'ordre. Ces connaissances serviront de base pour comprendre l'origine de la supraconductivité dans les gaz 2D de KTO et dans les para-électriques quantiques en général. Nous explorerons aussi la relation entre le SOC et la supraconductivité dans le contexte des phases supraconductrices topologiques. Nous étudierons ensuite le couplage entre la supraconductivité et la ferroélectricité dans les gaz 2D formés dans les substrats KTO substitués par du Nb (KTN) à la fois d'un point de vue théorique et expérimental. Sur la base des résultats obtenus dans les phases ferroélectriques dérivées du STO, nous prévoyons une augmentation de la Tc au-delà de 4 K. Enfin, nous fabriquerons des dispositifs à effet de champ dans les gaz 2D de KTO, tels que des jonctions Josephson, des SQUIDs et des nanofils unidimensionnels, et nous les utiliserons pour mieux comprendre l'état supraconducteur, en testant les prédictions récentes de supraconducteurs multigaps s±wave et les supraconducteurs ferroélectriques, et cherchant également des états topologiques.

Le présent projet vise à la mise en œuvre d’une interface cerveau-machine (IMC) en intégrant des réseaux neuronaux mémoriels (SNN) à un modèle animal vertébré intact, la larve de poisson-zèbre, au moyen d’un lien neuronal optogénétique. Le SNN aura des capacités d’apprentissage, d’où l’IMC peut doter la larve de nouvelles compétences cognitives. Inversement, l’IMC peut également permettre de sonder et de rechercher la plasticité dans le système neural du modèle animal. Les SNN seront capables d’effectuer les neuro-calculs et de l’apprentissage à une vitesse qui ne peut être atteinte par un logiciel fonctionnant sur du matériel informatique classique, comme les FPGA. Nous mettrons à profit le développement récent d’un nouveau modèle compact de neurones d’injection basé sur un nouveau type de mémoires pour implémenter les SNN directement sur le matériel. Le concept de dispositifs memristive est similaire à celui des neuristors de Mott, mais la percée clé a été d’atteindre les mêmes propriétés de commutation résistive au moyen d’un dispositif électronique classique, le thyristor. Cela permet de simplifier la conception du circuit et la fiabilité fonctionnelle. Les SNN intégreront des capacités d’apprentissage au moyen de la règle de plasticité dépendant du temps (PDTS). Le projet est structuré en trois modules de travail. Le 1ère est d’étendre une théorie mathématique des réseaux de neurones à unités linéaires rectifiées (ReLU) aux SNNs, qui fonctionnent avec des impulsions explicites. Nous mettrons en œuvre des séquences et d’autres systèmes d’attracteurs neuronaux dynamiques. Le 2ème sera consacré à la mise en œuvre de l’apprentissage avec le PDTS et à étendre la notion d’apprentissage associatif à l’apprentissage des séquences spatio-temporelles. Dans le 3ème nous implémenterons l’IMC en utilisant la configuration expérimentale du laboratoire Sumbre à l’ENS. L’IMC permettra d’explorer le comportement du système neural des larves de manière inédite.

Les phénomènes fortement hors équilibre sont à l’origine d’une physique riche et fascinante, allant de l'apparition de la matière active à la dynamique de repliement des protéines, en passant par des flux de chaleur non conventionnels. Néanmoins, la complexité de ces phénomènes rend leur compréhension difficile. Dans ce contexte, le projet FENNEC vise à étudier expérimentalement et théoriquement la nano-thermodynamique hors équilibre par une ingénierie avancée du bain thermique coloré d'une nanoparticule en lévitation optique. Il propose ainsi de développer dans un premier temps des outils expérimentaux et théoriques pour générer et caractériser les états hors équilibre de cette particule. Il aborde ensuite les notions d'énergétique stochastique dans ces états hors d'équilibre ou lors de transition entre deux états. Ce projet cherche aussi à introduire des protocoles visant l’amélioration de ces transformations. Enfin, il propose de tirer parti de la dynamique des systèmes hors équilibre pour étudier et accroître l'efficacité du transport de la chaleur ou de particules. Le projet FENNEC fournira donc une plateforme expérimentale unique adossée à une approche théorique innovante pour étudier les nano-systèmes hors équilibre associés à des bains thermiques colorés. Il ouvrira ainsi la voie au développement de systèmes de transport efficace aux échelles nanométriques ainsi que le développement de nano-capteurs.

L’un des aspects les plus prometteurs des isolants topologiques est la présence d’états hélicaux balistiques. Ce sont des états électroniques unidimensionnels avec un verrouillage spin-moment orbital qui les protège de la rétrodiffusion. Lorsqu’ils sont couplés à des électrodes supraconductrices, un supercourant est transporté par des états liés d’Andreev (ABS) qui présentent le même verrouillage. Cependant les mécanismes de protection notamment le rôle du spin et de la conservation de la parité sont encore mal compris. Nous proposons de nous attaquer à ce problème par des mesures de dynamique et des mécanismes de relaxation de ces états. Nous voulons développer un détecteur de champ magnétique ultrasensible en combinant un amplificateur cryogénique à des senseurs à magnétorésistance géante, tous deux fabriqués dans nos équipes. Nous pourrons alors détecter les fluctuations de supercourant à l’équilibre dans des jonctions supraconducteurs-isolants topologiques. Celles-ci proviennent des excitations thermiques des ABS qui relaxent avec un temps caractéristique, le temps de relaxation inélastique, qui peut atteindre quelques millisecondes. Il est donc possible de détecter ces fluctuations du supercourant en temps réel. Pour cela, nous envisageons d’améliorer la sensibilité et la bande passante de nos détecteurs jusqu’à quelques MHz pour détecter en temps réel les fluctuations des ABS topologiques. Nous utiliserons différents matériaux topologiques (nanofils de Bi, WTe2 et Bi4Br4) dont nous maitrisons la fabrication. Enfin, une telle sensibilité devrait permettre la mesure des courants permanents dus aux boucles formées par ces états hélicaux dans des isolants topologiques isolés. Cela constituerait une preuve forte et directe de la présence de ces états hélicaux unidimensionnels.

Les sursauts radio solaires sont produits par des faisceaux d'électrons accélérés dans la couronne solaire. Ceux-ci excitent une turbulence d’ondes électrostatiques qui émet des ondes électromagnétiques (EM) à la fréquence plasma électronique et ses harmoniques, via une chaîne complexe de mécanismes d'interaction successifs entre ondes, faisceaux et plasmas solaires. De nombreuses questions sur les processus de génération et de propagation des émissions EM demeurent irrésolues. Aujourd’hui, les radiotélescopes terrestres de nouvelle génération observent le Soleil avec des résolutions spectrales et temporelles sans précédent, tandis que les récentes missions solaires Solar Orbiter et Parker Solar Probe explorent l'atmosphère solaire à des distances au Soleil jamais atteintes. En outre, des expériences d’interaction laser-plasma ont récemment recréé en laboratoire des conditions et des processus relevant des sursauts solaires. Les circonstances sont réunies pour un projet dont les objectifs se concentrent sur l'identification et la caractérisation des processus responsables de la génération d'ondes EM dans les plasmas magnétisés, turbulents et aléatoirement inhomogènes. L’équipe interdisciplinaire, composée de radioastronomes solaires, de théoriciens des plasmas, de modélisateurs HPC et d’expérimentateurs de l'interaction laser-plasma, propose d'atteindre ses objectifs par des approches et des outils complémentaires, en utilisant des observations par le radiotélescope NenuFAR, des simulations numériques de haute performance et des expériences laser-plasma dans des conditions modélisant celles des sursauts solaires. Le projet arrive à point nommé puisque le prochain maximum solaire est prévu pour 2024. Les résultats bénéficieront à l'astrophysique stellaire, la physique fondamentale des plasmas, l'interaction laser-plasma, - avec des applications à la fusion inertielle -, et la météorologie spatiale.

Le projet Slide2Wave vise à déterminer les mécanismes physiques contrôlant l’entrée d’écoulements gravitaires dans l’eau associée à la génération de tsunami, pour une meilleure évaluation des aléas. Si les séismes sont une source potentielle bien connue de tsunami (avec des systèmes de surveillance adaptés), d’autres sources telles que des éruptions volcaniques avec glissements de terrain ou écoulements pyroclastiques ou encore retombées de colonnes éruptives peuvent générer des tsunamis comme lors de l’effondrement partiel de l’Anak Krakatau en 2018 ou lors des retombées du Hunga Tonga en 2022, mais sont moins connues et sous-estimées. La physique gouvernant ces écoulements gravitaires peut être très différente d’un cas à l’autre et une bonne évaluation des aléas correspondants requiert des mesures fiables et des modélisations fines. Slide2Wave combinera essentiellement des expériences contrôlées de laboratoire et des modèles numériques adaptés pour identifier les mécanismes physiques fondamentaux impliqués dans la génération de tsunamis par écoulements gravitaires. L’application de ces modèles à des cas géophysiques bien documentés permettra d’aborder la diversité et complexité des cas naturels pour une meilleure évaluation des aléas, puis des risques associés dans un futur proche. Le projet Slide2Wave est structuré en trois tâches mixant à chaque fois expériences et simulations qui seront menées par des physiciens et géophysiciens au sein de trois laboratoires de mécanique des fluides (le laboratoire Fluides, Automatique et Systèmes Thermiques à Orsay, l’Institut de Mécanique des Fluides de Toulouse et l’Institut ?’Alembert à Paris) et du laboratoire Magmas et Volcans de Clermont-Ferrand. Dans une première tâche consacrée à l’entrée d’écoulements denses dans l’eau, des expériences d’effondrement gravitaire de colonnes granulaires cylindriques dans une cuve sont proposées couplées à des simulations de type VOF. Dans cette configuration tridimensionnelle modèle d’effondrement d’île volcanique, c’est l’influence de la dispersion radiale qui est particulièrement recherchée. La deuxième tâche porte sur l’impact dans l’eau d’une couche granulaire stratifiée en densité s’écoulant le long d’un plan incliné en canal, avec une couche basale dense surmontée d’une couche diluée turbulente. Dans cette configuration, la fluidisation gazeuse de l’écoulement est importante et l’accent sera mis sur l’influence de la polydispersité des grains et sur les possibles effets de températures élevées. Les simulations menées seront de deux types complémentaires, avec une approche de type Euler/Euler et une approche de type multi-couches minces permettant d’aborder les plus grandes échelles. Dans une troisième tâche, l’arrivée verticale d’une colonne de grains polydisperses dans l’eau sera étudiée. Les expériences de laboratoire seront ici couplées à des simulations de type Euler/Euler, bien adaptées au caractère assez dilué de l’écoulement des grains dans l’air et dans l’eau. Dans chacune des tâches, c’est la génération d’ondes à la surface de l’eau par l’entrée des grains qui est au centre du projet pour son caractère tsunamogénique. Ces différentes configurations expérimentales couplées aux différentes types de simulations numériques mises en œuvre permettront de mieux comprendre les mécanismes de génération d’ondes de type tsunamis par des écoulements gravitaires de grains denses ou dilués ou encore mixtes, ainsi que la forme des dépôts finaux. Au-delà de la valorisation des résultats dans des revues et conférences internationales, des actions de vulgarisation seront menées auprès du grand public et des actions seront par ailleurs menées pour aider à définir des stratégies de prévention des risques.

L’effet de lentille gravitationnelle faible est la principale sonde de la distribution de matière noire dans l’Univers, ce qui en fait l’un des axes majeurs des futurs grands relevés de galaxies tels qu’Euclid et le Legacy Survey of Space and Time. La méthode standard de mesure du lentillage faible, appelée cisaillement cosmique, consiste à observer l’alignement apparent des galaxies qui résulte de la déviation cohérente de la lumière par les grandes structures de l’Univers. Cette technique est toutefois limitée par notre ignorance de la forme et de l’orientation intrinsèque des galaxies. Le projet ELROND propose d’utiliser des anneaux d’Einstein comme “formes standards” pour mesurer le cisaillement cosmique sans souffrir des erreurs systématiques inévitablement liées à l’utilisation des galaxies comme sources lumineuses. Il permettra à terme de produire une mesure indépendante du paramètre cosmologique S8 et offrira de nouvelles sondes de la distribution de matière noire aux petites échelles. L’idée sous-jacente à ELROND est solidement motivée par des études théoriques (Birrer et al. 2017, Fleury et al. 2021) et sa faisabilité a déjà été démontrée sur des images simulées d’anneaux d’Einstein (Hogg et al. 2023). Le projet comporte trois axes quasi indépendants. Premièrement, nous évaluerons le potentiel cosmologique des anneaux comme sondes du cisaillement cosmique, en calculant le gain de précision et de justesse qui résulterait de leur utilisation pour la mesure de S8 dans le cadre d’Euclid. Deuxièmement, nous confirmerons la mesurabilité du cisaillement de ligne de visée sur des images réelles d’anneaux d’Einstein, et nous l’appliquerons aux données du relevé COSMOS-Web du James Webb Space Telescope. Troisièmement, nous explorerons la détectabilité des perturbations de ligne de visée au-delà du cisaillement, telles que la flexion, et nous étudierons leur capacité à révéler les propriétés de la distribution de matière noire aux petites échelles.

Le projet Rubin-LSST (Large Survey of Space and Time) est un relevé profond du ciel avec un télescope de 8,40 de diamètre équipé d’une caméra de 3,2 milliards de pixels. A partir de 2024, il cartographiera le ciel de l’hémisphère sud pendant 10 ans, à raison de 800 mesures photométriques par objet, obtenues à travers 6 larges bandes passantes dans le visible. Ce relevé permettra non seulement de mesurer précisément les paramètres cosmologiques, mais aussi de révolutionner les études du ciel variable. Afin de mesurer la transparence de l’atmosphère en temps réel un spectrographe, équipé d’un composant optique holographique développé à l’IJCLab et au LPNHE et réalisé en France, est installé sur un télescope auxiliaire en fonctionnement depuis début 2021. Le processus de compensation atmosphérique que nous voulons mettre au point consiste à mesurer la transmission de l’atmosphère avec ce spectrographe, puis à s’en servir pour restituer des estimations de flux rapportés à des conditions d’atmosphère « standard ». Cette opération doit permettre d’exploiter au mieux les données du télescope principal de LSST. L’objectif est en effet d’atteindre une précision photométrique de l’ordre de 0,1%, même dans des conditions atmosphériques non stables, ce qui constituerait une percée remarquable : premièrement, les nuits qualifiées de non-photométriques seraient mieux utilisables ; deuxièmement l’amélioration de la précision photométrique aurait un effet équivalent à une augmentation de la surface collectrice du télescope principal. Les retombées sont prévues dans tous les domaines de l’astronomie, et en particulier en cosmologie à cause de l’amélioration du suivi photométrique des quelque 100 000 supernovæ attendues dans LSST. Le management de LSST a délégué à l’équipe française, qui mène ce projet à très forte visibilité depuis son début, la responsabilité de faire fructifier l’effort consenti depuis 2017 pour achever l’implémentation du spectrographe et mettre au point les procédures de compensation photométriques liées à l’atmosphère. Dans ce but, notre programme de travail consiste tout d’abord à terminer l’installation, le calibrage et la vérification des performances du spectrographe du télescope auxiliaire dans toutes les situations atmosphériques possibles, en termes d’humidité et d’absorption par les aérosols. Nous estimons en outre qu’au moins 3 années d’effort soutenu sont encore nécessaires pour parfaire et fiabiliser les programmes de réduction des spectres et d’extraction des paramètres atmosphériques en temps réel, pour mettre au point les procédures de compensation photométrique, pour optimiser la stratégie d’observation du spectrographe en synchronisme avec le télescope principal, et pour mesurer et comprendre l’impact de l’atmosphère sur un cycle annuel. En conséquence, nous demandons en premier lieu à l’ANR le financement d’un post-doctorant pour 3 années, en prévision de la fin d’un contrat en cours, pour nous permettre de maintenir nos efforts dans ces développements. En second lieu, pour mesurer au mieux la transparence de l’atmosphère, il est essentiel de disposer d’une excellente connaissance de la transmission complète de l’instrument constitué par le télescope auxiliaire et sa caméra, en fonction de la longueur d’onde. Cette transmission combine la réflectivité des miroirs, la transmission des optiques et de l’hologramme, et l’efficacité quantique du détecteur. Nous avons donc besoin de compléter notre spectrographe avec un dispositif de calibrage du télescope auxiliaire, le « travelling CBP » pour Collimated Beam Projector, un dispositif dérivé d’un appareil déjà utilisé pour le projet StarDICE, et dont une version a été construite pour le télescope principal de LSST. La version à développer pour mesurer régulièrement la transmission du télescope auxiliaire nécessite l’acquisition d’une source lumineuse intense (plasma excité par laser) couplée à un monochromateur, dont nous demandons le financement à l’ANR.

La vaste gamme d'applications de la physique nucléaire, et en particulier celles utilisant des réactions nucléaires, peut être divisée en deux grands régimes. D'abord, il y a le régime de basse énergie (e.g., les centrales nucléaires). Pour ces applications, pratiquement toutes les données nucléaires peuvent être et ont été mesurées. Ensuite, il y a les applications à haute énergie comme l'hadronthérapie (jusqu'à ~250 MeV), les sources de neutrons de spallation et les ADS (~500 MeV à ~2 GeV), les noyaux cosmogéniques (large gamme d'énergie, avec un pic à ~1 GeV), mais aussi les études sur les neutrinos (des centaines de MeV à des dizaines de GeV) et les expériences sur l'antimatière (du repos à plusieurs GeV). En raison d'énergies élevées et des différents types de projectiles concernés, il est impossible de mesurer toutes les données requises et des modèles sont nécessaires. Ces modèles, combinaison d'un modèle de cascade intranucléaire, e.g., INCL++6, et d'un modèle de désexcitation, e.g., Abla, sont capables de prédire le résultat d'une réaction de spallation. Dans ces réactions, de nombreuses particules légères (mésons, neutrons, particules chargées) sont éjectées. Le résultat de l'interaction est la production d'un noyau cible plus léger (ou plus si fission ou multifragmentation se produisent). Ces modèles ont été considérablement améliorés au cours des deux dernières décennies et nous sommes entrés dans une période plus exigeante : la quantification des incertitudes et des erreurs. Nous proposons ici un projet dans lequel non seulement les incertitudes et les erreurs des simulations INCL++6/Abla seront quantifiées, mais nous améliorerons également les modèles grâce à une optimisation en parallèle de certains paramètres et au retour d'information de ces résultats. Les méthodes utilisées reposent sur la statistique bayésienne où les données expérimentales jouent le rôle de vraisemblance.

La nature de l’énergie noire est une question centrale de la cosmologie moderne : est-ce une constante cosmologique, une nouvelle composante fondamentale aux propriétés exotiques, ou la conséquence d’une modification de la gravité ? Le but du projet ProGraceRay est de construire des tests robustes de la gravité aux échelles cosmologiques tenant compte de l’impact de la physique relativiste de la lumière sur la distribution apparente de la matière. En effet, les photons ne se propagent pas en ligne droite et leur énergie n’est pas uniquement gouvernée par l’expansion de l’Univers homogène. Ainsi, les positions angulaires, formes, tailles et luminosités des sources sont changées par les effets de lentilles gravitationnelles faibles (WL). De même, la position radiale des galaxies déduite de leur redshift est perturbée ce qui modifie la distribution apparente des galaxies (distorsions de l’espace des redshifts ou RSD). Ce qui peut être vu comme du bruit s’avère en réalité du signal car ces effets sont porteurs d’informations cosmologiques : métrique le long de la ligne de visée (WL) et vitesses/potentiels des sources (RSD). Les études actuelles reposent sur de nombreuses approximations, pourtant les effets relativistes non-triviaux (habituellement négligés) peuvent contribuer à hauteur de 1 à 10% pour les analyses standards de WL et RSD, de 1 à 50% sur les corrélations entre densité et cisaillement et même à hauteur de 100% sur le dipôle de la fonction de corrélation-croisée des galaxies. Par ailleurs WL et RSD sont habituellement étudiés séparément dans deux communautés différentes. Cependant, dans le cadre des théories de gravité modifiée (MG) combiner WL et RSD est une nécessité afin d’extraire les deux potentiels de la métrique. Le projet ProGraceRay s’appuie sur l’expertise complémentaire de ses participants: WL&RSD, échelles cosmologiques&galactiques, théorie&simulations, statistiques&systématiques. Nous proposons de réaliser la plus grande suite de simulations N-corps au monde de formation des structures avec MG grâce au code RAMSES. Ces simulations cosmologiques calculeront la distribution précise de la matière dans l’univers pour un vaste espace de théories de MG. Les halos de matière noire seront alors peuplés avec des galaxies en se calibrant directement sur des simulations hydrodynamiques avec MG permettant ainsi d’obtenir des prédictions ab-initio précises. Au lieu d’utiliser les approximations usuelles, nous utiliserons notre algorithme unique qui calcule la trajectoire fine de milliards de rayons lumineux au sein des cônes de lumière extraits des simulations N-corps en intégrant directement les équations géodésiques. Les catalogues synthétiques de galaxies ainsi produits contiendront pour la première fois tous les effets relativistes en champ faible, pour différents modèles de MG et pour des volumes commensurables à ceux couverts par les relevés à venir : du régime linéaire au régime non-linéaire de formation des grandes structures. ProGraceRay permettra d’étudier l’impact des effets relativistes et de la MG sur les statistiques à 1, 2 et 3 points de la distribution de galaxies ainsi que sur celles de la convergence et du cisaillement. Ces effets seront comparés aux systématiques observationnelles afin de définir les meilleures stratégies pour les extraire. En s’appuyant sur ces catalogues uniques, nous développerons des modèles analytiques et émulateurs que nous fournirons à la communauté. Ces outils permettront d’obtenir des prédictions précises et rapides des fonctions de corrélations relativistes en MG. Un tel travail ne peut être réalisé que grâce à l’aide de postdoctorants et de moyens de calculs/stockage supplémentaires. L’impact attendu est important puisque les outils développés pourront être directement utilisés dans les grands consortia observationnels afin de contraindre la nature de l’énergie noire et de la gravité grâce aux grands relevés de galaxies imminents (DESI, Euclid, LSST).

La formation et l’évolution des galaxies est l’un des principaux sujets actuels de l’astrophysique extragalactique. De grandes avancées ont été réalisées dans l’étude observationnelle des propriétés des galaxies jusqu’au plus haut décalage spectral vers le rouge (redshift) et JWST est en train d'apporter un progrès énorme dans l’étude du gaz chaud des galaxies à grand redshift. Néanmoins les composantes du gaz neutre demeurent difficiles à explorer. Ce gaz est une composante principale de ces galaxies et il peut être détecté par son absorption de la lumière d'une source brillante d'arrière-plan. Les sursauts gamma longs (LGRBs) sont un outil très efficace pour le dévoiler grâce à la détection de raies d’absorption du gaz de leurs galaxies hôtes dans les spectres de leurs rémanences, indépendamment de la luminosité des galaxies hôtes elles-mêmes. A l’ère du JWST, les LGRBs restent des outils uniques permettant de sonder en détail les propriétés du gaz neutre et de la poussière des galaxies faibles, qui dominent en nombre la population des galaxies à grand redshift. De plus, les LGRBs étant des phénomènes transients, une fois l'émission rémanente disparue, il est possible de détecter aussi l'émission du gaz ionisé de leur galaxies hôtes. Jusqu'à maintenant la limite de l'utilisation de LGRB pour ce type d'étude est le nombre limité d'observations spectroscopiques des rémanences de LGRB a z>2-3 et de leurs galaxies hôtes. Dans ce projet, nous comptons augmenter significativement cette statistique grâce à la mission spatiale sino-français SVOM, dédiée à la détection des GRBs, et à son suivi-sol. Nous effectuerons et utiliserons des observations spectroscopiques de rémanences de LGRBs détectés par SVOM pour explorer les propriétés des galaxies de faible masse à grand redshift, afin de répondre aux questions suivantes : - Quelles sont les propriétés du gaz neutre du milieu interstellaire (ISM)? Comment évoluent-elles ? - Quelles sont les propriétés de la poussière ? Comment évoluent-elles ? - Comment la formation d’étoiles est-elle liée à ces propriétés ? - Comment ces galaxies impactent-elles la Réionisation ? Le projet est axé sur trois blocs de travail : A) les abondances, la métallicité et la cinématique du gaz neutre de l'ISM; B) la poussière dans les galaxies à grand redshift ; C) la combinaison des propriétés du gaz absorbant neutre avec celles du gaz ionisé. Nous exploiterons les résultats observationnels aussi dans le contexte des simulations cosmologiques de galaxies. Ce projet permettra aussi de déterminer le redshift des GRB détectés par SVOM, information essentielle pour les études concernant la physique des GRBs. Nos résultats sont essentiels pour le retour scientifique et l'impact de la mission SVOM, qui représente un effort important de la communauté astrophysique française.

Les collisions entre deux ions lourds auprès des collisionneurs de particules nous permettent d’étudier les propriétés de la matière en interaction forte à haute densité d´énergie. Ces collisions créent des petits systèmes avec jusqu´à quelques milliers particules produites qui se comportent comme un fluide avec des propriétés remarquables. Les résultats expérimentaux suggèrent que le comportement hydrodynamique émerge à une échelle de temps courte, une caractéristique qui n´est pas bien comprise théoriquement. Afin d´obtenir des informations directes sur les étapes précoces de l´évolution de la matière qui précèdent la phase hydrodynamique, nous proposons de mesurer la production des dileptons (paires d´électron-positron/muon-antimuon) dans ces collisions dans la gamme de masse de 1-5 GeV/c². Ce sont en effet des processus de pré-équilibre qui pourraient nous renseigner sur le mécanisme conduisant à la thermalisation. Ces dileptons n´ont pas encore été observés parce qu´ils sont cachés sous un bruit de fond important provenant des désintégrations des hadrons de charme et beauté. De plus, à haute masse, les dileptons sont produits directement à partir des fonctions d´onde initiales des noyaux, le processus Drell-Yan. L´expérience LHCb a été construite en particulier pour la détection de ces particules de beauté et de charme dans des collisions de proton-proton (pp). Son upgrade, en cours d´installation, est conçu pour traiter un plus grand nombre de particules produites comme dans des collisions d´ions-lourds. C´est une opportunité unique de conduire la première mesure de dileptons avec une masse entre 1-5 GeV/c² dans les collisions d´ions-lourds. En me basant sur mon expérience et mon leadership concernant des mesures de muons et d´électrons dans deux collaborations LHC, je propose de construire une équipe qui mesurera le bruit de fond de Drell-Yan dans des collisions pp et étudiera la possibilité d´accéder au processus de thermalisation dans les ions-lourds.

L'un des objectifs majeurs de la physique hadronique est d'accéder à la tomographie 3D du nucléon en termes de quarks et de gluons. Cette dernière est encodée dans les distributions de partons généralisées (GPD) qui décrivent les processus exclusifs. Après vingt ans de mesures pionnières, la communauté est entrée dans l'ère de la précision avec de nouvelles données expérimentales aux statistiques excellentes. Mais ceci se révèle être un défi. En effet, les physiciens de l'Irfu ont montré qu'une partie de l'information est perdue lors de la déconvolution des GPD à partir de données de processus exclusifs. Ainsi, les techniques d'extraction conventionnelles ne parviendront pas à tirer parti des mesures précises à venir, faisant des incertitudes théoriques les plus pénalisantes dans la compréhension des propriétés des nucléons en 3D. En parallèle, les ensembles de données de simulation à grande échelle promettent une connexion aux GPD sans perte d'information mais sur un petit nombre de configurations cinématiques. Il est nécessaire d'augmenter ces valeurs en imputant les données manquantes pour obtenir un modèle continu répondant à toutes les contraintes théoriques. A travers le projet CompToN, les physiciens de l'Irfu et du CPT uniront leurs expertises pour extraire la tomographie 3D des quarks et des gluons d'une manière innovante : en combinant des jeux de données calculées, des jeux de données expérimentales et des techniques de modélisation de pointe. Ceci réduira fortement les incertitudes théoriques associées aux extractions expérimentales. Des efforts théoriques, phénoménologiques et de simulation sont nécessaires pour prendre le meilleur des deux mondes et résoudre à la fois le problème de déconvolution des données expérimentales et celui d'imputation des simulations à grande échelle. In fine, nous visons une tomographie précise du proton avec 10 ans d’avance sur les attentes de la communauté basées sur le futur collisionneur électron-ion américain.

La reconstruction précise des produits d’une collision de particules est d’une importance cruciale pour le indispensable au potentiel de mesure et de découverte des aspects fondamentaux des particules élémentaires. Les détecteurs auprès des futurs collisionneurs de particules utiliseront des « calorimètres imageurs » hautement granulaires fournissant la disposition spatiale détaillée de l’énergie déposée localement par le passage et les gerbes de particules. Ces informations sont exploitées à l’aide d’algorithmes sophistiqués de flux de particules, qui combinent de manière optimale les informations en provenance des différents sous-systèmes du détecteur ; la capacité des calorimètres à détecter, séparer et mesurer les particules individuelles les atteignant est critique. Équipés de dispositifs de chronométrage modernes, qui peuvent atteindre des précisions de quelques 10 à 100 ps, les calorimètres imageurs deviennent pleinement des détecteurs à cinq dimensions, couvrant l’espace, l’énergie et le temps avec une granularité centimétrique. Pour capitaliser sur ces apports, les algorithmes de flux de particules existants seront étendus au-delà de l’état de l’art, par exemple en intégrant les relations causales entre cellules, de manière classique et en intégrant des techniques d’apprentissage automatique pour permettre l’exploitation complète de la complexité supplémentaire. Ce processus servira à définir la part du cahier des charges relative au chronométrage des les exigences relatives aux éléments systémiques de synchronisation dans les systèmes de calorimètres des futurs collisionneurs e+e– (usines de Higgs), en combinant ces algorithmes aux études de performance pour des canaux physiques clés dans le domaine de la physique de Higgs et des mesures de précision électrofaible. Le projet CALO5D va ainsi étendre l'état de l'art en calorimétrie granulaire et en reconstruction standard et automatisée, avec l'ajout d'une dimension temporelle. La réunion d'experts reconnus internationalement dans chacun des domaines concernés permettra d'évaluer le gain effectif de ces nouvelles techniques pour la physique auprès des futurs collisioneurs.

Pendant des décennies, nous avons essayé d'expliquer la valeur de la masse du boson de Higgs en termes de symétrie. Nous nous attendions à ce que de nouvelles symétries et les nouvelles particules qui les réalisent apparaissent, d'abord au LEP, puis au Tevatron et enfin au LHC. Après plus de 40 ans, nous ne les avons pas observées et l'origine de l'échelle des interactions faibles reste mystérieuse. Dans cette proposition, je propose un changement complet de perspective sur le problème. L'origine de l'échelle faible se situe aux premiers temps de l'histoire de l'Univers, mais elle laisse aujourd'hui des traces non négligeables en laboratoire. Je discute de la façon dont la valeur de la masse du boson de Higgs peut être liée à l'évolution de l'Univers, en développant un programme pour explorer pleinement les conséquences expérimentales de cette possibilité. L'impact d'un tel changement de perspective est considérable : il modifie radicalement notre compréhension de l'origine de l'échelle faible. Il offre une toute nouvelle motivation pour les expériences cosmologiques actuelles et futures. L'impact est également profond sur le programme expérimental de physique des hautes énergies puisque cette classe d'idées indique un certain nombre de nouvelles expériences et signatures, allant des sondes de forces à longue portée aux nouvelles signatures au LHC et dans les futurs collisionneurs.

Le projet RELANSE explore les propriétés de la matière dans un régime où la théorie de l'interaction forte, la chromo-dynamique quantique (QCD), ne peut être appliquée directement en raison de sa nature non-perturbative à basse énergie. Cette théorie prédit cependant l'apparition d'un champ chiral émergeant spontanément à basse énergie ainsi que le confinement de couleur, ce qui implique que les nucléons et les mésons sont les degrés de liberté à basse énergie. Nous proposons de développer une approche relativiste innovante décrivant les champs chiraux, nucléons et mésons, et de consolider la description unifiée des noyaux finis et des étoiles à neutrons. La particularité de notre projet réside dans l’analyse systématiquement des approches Hartree et Hartree-Fock qui sont ajustées aux mêmes données. En particulier, nous abordons la question de la description relativiste de la matière dense, où la vitesse du son devient comparable à la vitesse de la lumière. L'originalité de notre projet est d'ancrer les approches relativistes employées dans les noyaux finis à la phénoménologie de la sous-structure en quarks, par exemple en incluant des résultats la QCD sur réseau, la polarisabilité des nucléons, VDM et le modèle de quarks. De cette manière, les effets du milieu apparaissent dans notre modèle d'une manière simple et traçable. Notre approche fournit donc un guide robuste pour prédire les propriétés de la matière dense existant dans les étoiles à neutrons. De plus, nous utilisons l’approche bayésienne pour comparer les différents scénarios aux données nucléaires et astrophysiques, par exemple, les ondes gravitationnelles et l'émission de rayons X des pulsars. Dans ce cadre, les incertitudes théoriques, expérimentales et astrophysiques sont utilisées afin d'estimer la qualité des nouveaux modèles. Pour les noyaux finis, nous étudions l'impact des nouveaux modèles sur les propriétés de l'état fondamental, par exemple les énergies, les rayons, la peau des neutrons, ainsi que la déformation, les agrégats moléculaires, la désintégration alpha et leurs conséquences expérimentales. La nouveauté de notre modèle est de permettre une réduction du temps de calcul des approches actuelles, qui utilisent des constantes de couplage dépendant de la densité. Nous estimons qu’il sera comparable aux meilleurs modèles en ce qui concerne l’accord expérience-théorie, et ce projet est crucial pour le démontrer. Nous utilisons toutes les données existantes pour mieux contraindre notre modèle, nous étudions la consistance des expériences PREX et CREX de diffusion d'électrons sur des noyaux et nous nous intéressons à la description des noyaux exotiques. Pour les étoiles à neutrons, nous complétons nos modèles relativistes en considérant différents scénarios pour la matière dense. Notre méthodologie consiste ainsi à explorer les différentes équations d'état, qui explorent les incertitudes théoriques actuelles sur l'existence de nouvelles phases de la matière à haute densité, par exemple la matière de quarks, la matière d’hyperons, ou encore la matière quarkyonique. Nous comparons ensuite les prédictions de ces différents scénarios aux données astrophysiques et nous étudions dans quelle mesure ces données indiquent une préférence pour un des scénarios décrivant le cœur des étoiles à neutrons. Le développement de nouveaux lagrangiens effectifs nous permet de contribuer à répondre aux questions fondamentales liées à la force forte dans la matière dense et l'approche bayésienne établit le lien entre ces propriétés fondamentales et les données existantes dans les noyaux finis et dans les étoiles à neutrons. Nous voulons comprendre dans quelle mesure les écarts entre les contraintes de la QCD, les noyaux finis et les étoiles à neutrons pourraient être comblés et quelles propriétés effectives de la QCD sont cruciales dans la matière dense et à basse énergie. Toutes les données et codes seront rendus publics et une interface python sera fournie à la communauté.

Les réactions directes sont une des pierres angulaires de notre compréhension de la structure nucléaire. Elles permettent de fournir des informations sur les propriétés de particule individuelle et sur les propriétés collectives des états nucléaires. Alors que les transferts d'un neutron ont mis en évidence une multitude d'informations sur la structure nucléaire, les réactions de transfert de proton sont pratiquement à l'arrêt, principalement en raison des difficultés inhérentes aux cibles d'3He. De façon surprenante, la question de la persistance ou de l'effondrement des fermetures de couches proton loin de la stabilité reste entière, alors que la disparition des fermetures de couches neutron et l'émergence de nouvelles fermetures de couches ont été largement étudiées. De plus, les incertitudes sur les réactions clés pour la compréhension de la courbe de lumière des sursauts X pourraient enfin être réduites via la réaction (3He,d). Finalement, le rôle de l'appariement neutron-proton le long de la ligne N=Z pourrait être élucidé grâce aux réactions (3He,p). Cette proposition vise à développer des cibles d'3He répondant aux besoins spécifiques des réactions de transfert de proton ou d'une paire neutron-proton. Nous nous concentrons sur deux types de cibles, active et cryogéniques, qui permettront d'augmenter l'épaisseur de cible d'au moins deux autres de grandeur par rapport aux cibles implantées d'3He. D'une part, une nouvelle cible cryogénique basée sur un cryo-refroidisseur à tube pulsé sera conçue pour s’intégrer dans les nouvelles générations de détecteurs Silicium et Germanium. De nouveaux matériaux pour ses fenêtres seront étudiés et un protocole pour limiter la formation de glace sera mis au point. D'autre part, la cible active ACTAR sera convertie pour utiliser le gaz d’3He et testé sous faisceau. La campagne d'expériences de physique est prévue au GANIL en 2026.

Les jardins privés constituent la plus grande partie des espaces verts urbains et sont également le type d'espace extérieur le plus fréquemment utilisé par les citadins. En milieu urbain, ils contribuent par conséquent de manière significative à la préservation de la biodiversité et au fonctionnement des écosystèmes. Il a également été démontré qu'ils sont précieux pour le bien-être et la santé humaine, et permettent aux citadins de faire des expériences de la nature au quotidien. Le projet GARLAND porte sur les jardins périurbains, notamment les jardins potagers, qui ont été peu étudiés jusqu’ici. Le potentiel des jardins périurbains pour la biodiversité est déterminé par une combinaison de facteurs socio-écologiques et environnementaux opérant à différentes échelles. Le projet propose une approche interdisciplinaire associant l'écologie, la sociologie et la géographie pour explorer ces facteurs sociaux et écologiques, les motivations et les barrières pour une meilleure gestion de la biodiversité dans les jardins privés, à la fois à l'échelle individuelle et à l'échelle de la municipalité. L'objectif principal du projet est de développer une compréhension qualitative et quantitative des déterminants de la biodiversité dans ces socio-écosystèmes de jardins périurbains, afin d'identifier les opportunités de conservation de la biodiversité. Le projet cherchera également à déterminer si certaines pratiques liées aux jardins tendent à accroître le sentiment de connexion des citadins avec la nature, ce qui constituerait un levier potentiel pour augmenter les comportements pro-environnementaux généraux de ces derniers. Le projet se concentre sur deux sous-secteurs de la ceinture périurbaine étendue du Grand Paris (Île-de-France) présentant des caractéristiques socio-économiques contrastées. Le processus d'acquisition de données est structuré en trois axes : le premier explorera le rôle joué par les politiques publiques locales sur la présence et le profil des jardins dans les zones périurbaines et rurales de la région Ile-de-France. Il est fait l'hypothèse que les choix locaux effectués par les autorités de planification au niveau municipal peuvent conduire à des situations hétérogènes en termes de réglementations qui peuvent favoriser, ou au contraire, entraver la préservation des jardins. Le second axe étudiera la relation entre les habitants et leurs jardins en tenant compte du contexte socio-économique. En particulier, l'objectif sera de déterminer les principaux facteurs liés aux habitants qui influencent la proportion de surface végétalisée dans les jardins et l'hétérogénéité des habitats, deux paramètres très déterminants pour la biodiversité. Les liens potentiels entre les relations des habitants avec leur jardin et la biodiversité dans ces jardins seront également examinés. Le troisième axe du projet étudiera comment la diversité des plantes à fleurs et des pollinisateurs dans les jardins périurbains est influencée par l'interaction entre les facteurs écologiques (caractéristiques du jardin et du paysage) et les facteurs sociaux (caractéristiques des ménages et de la ville). Les plantes à fleurs et les pollinisateurs ont été choisis comme modèles d'étude pour les analyses de la biodiversité parce qu'ils sont fréquents dans les jardins, relativement faciles à inventorier, et qu'ils réagissent à la structure du paysage à une petite échelle spatiale. Les résultats du projet permettront d'identifier les leviers d'action potentiels et de co-construire des solutions avec les acteurs impliqués, pour promouvoir la biodiversité à l'échelle des municipalités et des individus.

Alors que la connaissance de l’impact du changement climatique sur l’hydrologie et la disponibilité des ressources en eau en France a fortement progressé, notre capacité à réfléchir de manière prospective à des stratégies d’adaptation et d’atténuation sectorielles et spatialisées demeure limitée, surtout à long terme et à grande échelle (France). Le constat que nous faisons est que nous ne disposons pas actuellement d’une approche de modélisation intégrative multisectorielle mettant l’eau dans ses différentes dimensions (facteur de production, ressource commune, bien public) au cœur de l’analyse. C’est l’enjeu principal de WAT-IMPACTS qui propose de développer des modèles macro-économiques dynamiques régionalisés à l’échelle de la France (de type Modèle d’Equilibre Général Calculable, MEGC) intégrant de manière explicite les hydrosystèmes afin d’évaluer les impacts à long terme économiques (en particulier sur l’emploi, la croissance, la compétitivité), sociaux (inéquités entre catégories d’agents économiques ou entre secteurs) et environnementaux de scénarios futurs d’évolution de la ressource en eau. Il s’agit aussi d’analyser des mesures sectorielles d’adaptation et d’atténuation et de proposer des mesures d’accompagnement (politiques publiques) dans le cadre de prospectives de long terme (nationales et territoriales) associant les acteurs de l’eau. Une ambition du projet WAT-IMPACTS est de produire des biens communs scientifiques, innovants et utiles à une grande diversité d’acteurs. Ainsi, la production de données structurées, documentées et réutilisables sera un objectif du projet. WAT-IMPACTS ambitionne de produire des travaux conceptuels et opérationnels sur les valeurs tutélaires de la ressource en eau. De telles valeurs, spatialisées et susceptibles de varier dans le temps, permettent d’indiquer aux acteurs privés, mais aussi aux pouvoirs publics, la valeur sociale associée au fait d’économiser ou de protéger la ressource en eau dans différents contextes.

Le projet HERMIN vise à développer des stratégies de contrôle partagé entre une prothèse robotisée et son utilisateur, en particulier en explorant l'impact de l’ajout à une neuroprothèse bidirectionnelle de routines motrices autonomes de type mouvements réflexes liés à la sécurité, et mouvements d'exploration haptique pour aide à la détection et évitement d’obstacles. Nous implanterons la génération de tels mouvements stéréotypés dans notre neuroprothèse miniature à 4 degrés de liberté de membre antérieur de souris, en superposition avec les mouvements volontaires pilotés par le taux de décharges neuronales dans le cortex moteur. La neuroprothèse permettra de fournir un retour sensoriel en temps réel à la souris en utilisant des stimulations optogénétiques des neurones du cortex somatosensoriel primaire structurées spatialement et temporellement. Nous faisons l’hypothèse que, malgré l'écart entre les commandes neuronales et les mouvements effectifs obtenus lors de l'exécution des routines motrices autonomes, un retour tactile et nociceptif riche vers le cortex de la souris garantira que (1) le contrôle et l’appropriation de la prothèse seront préservés pendant l'action réflexe, et que (2) l'exploration tactile enrichie fournie par les routines haptiques autonomes améliorera l’appropriation et/ou les performances de la prothèse pendant les tests comportementaux. Ce projet interdisciplinaire s’appuie sur l'expertise complémentaire des trois partenaires en modélisation et commande de robots, interfaces cerveau-machine et comportement animal. Le développement de stratégies de contrôle partagé entre robot et utilisateur présente un intérêt pré-clinique pour les prothèses robotisées avec interface cerveau-machine pour utilisateurs humains, ainsi que dans le cadre non invasif d’interaction physique humain-robot avec exosquelettes.

La pratique des scénographes et des concepteurs en muséographie fait un bond en avant grâce aux supports immersifs utilisant la Réalité Étendue (RE) pour concevoir et organiser des expositions. Cependant, pour les sites archéologiques éloignés ou inaccessibles, les expositions sont souvent présentées dans des musées de manière limitée par des photographies, des maquettes en 3D et des des objets historiques rééls de taille raisonnable. De plus, l’audience et le public ne prennent que rarement part au processus de la conception scénographique jusqu'à ce que le produit final soit finalisé puis exposé. Dans ce projet, nous visons à combler cette lacune en amenant le public (les utilisateurs finaux) dans la boucle de conception participative de la création de contenu dynamique des expositions archéologiques en utilisant la RE collaborative. Cela aide, en même temps, l'équipe scénographique à obtenir un retour sur leur produit dès les premières étapes du processus de conception.

Les fonctions du sol sont fortement perturbées par l’utilisation des pesticides qui affectent les organismes non-cibles. Les processus évolutifs jouent un rôle majeur dans la résilience des populations par le biais de rétroactions éco-évolutives. Ces rétroactions peuvent limiter le risque d'extinction en favorisant une adaptation rapide au stress environnemental, mais leur succès dépend de la densité de population et de sa composition génétique. Bien que la faune du sol s'adapte aux pesticides, plusieurs questions sur la rapidité d'adaptation et ses coûts pour les fonctions écosystémiques restent sans réponse. EEWORM étudiera la dynamique éco-évolutive des populations du ver de terre Aporrectodea caliginosa, un ingénieur du sol majeur des agroécosystèmes, exposé à un mélange de pesticides représentatif des sols agricoles français. Je calibrerai un modèle de toxicocinétique-toxicodynamique permettant de prédire le résultat d'un mélange d'époxiconazole et d'imidaclopride, deux pesticides dominants dans les sols agricoles, sur la croissance, la reproduction et l'activité des vers de terre ainsi que sur les fonctions de minéralisation du carbone organic (WP1). Je mesurerai ensuite la variation individuelle dans les traits d’histoire de vie dans une expérience séparée (WP2). J’identifierai une combinaison de quatre concentrations pour la mixture de pesticides allant de faible à for effets sur l’ensemble des phénotypes mesurés en WP1. J’exposerai ensuite une cohorte de ver de terre à chaque dose sur l’ensemble de leur cycle vital afin de mesurer la variation individuelle dans la croissance, la reproduction et l’activité. Cette étape permettra d’ajuste le modèle TKTD en prenant en compte les différences individuelles d’histoire de vie et dans les paramètres de sensibilité aux pesticides. Le succès reproducteur sera ensuite utilisé comme proxy pour la valeur adaptative des individus afin de déterminer l’intensité et la forme de la sélection induite par l’exposition aux pesticides pour chaque dose utilisée. Le WP3 testera si la tolérance aux pesticides émerge également via des effets transgénérationnels en divisant la population F0 issue du WP2 en groupes contrôles ou exposés. Ce WP permettra de tester différents scénarios par lesquels des effets transgénérationnels peuvent se manifester : soit en limitant la capacité de récupération de la progéniture issue de parents exposés aux pesticides, soit en induisant une habituation ou une sensibilisation aux pesticides. Les données issues des WP2 et 3 permettront ainsi d’estimer la part relative de la sélection et de la plasticité transgénérationnelle dans l’expression des traits d’histoire de vie de vers de terre et dans leurs mécanismes de tolérance aux pesticides. Ces données serviront de base à un modèle individu-centré (WP4) pour prédire l’impact des pesticides sur la dynamique des populations de vers de terre et ses effets sur la minéralisation du carbone. En combinant nouvelles approches expérimentales pour estimer les effets évolutifs des pesticides et approches de modélisation avancées, EEWORM répondra à une question environnementale urgente : A quelle vitesse un ingénieur du sol s'adapte-il aux pesticides et à quels coûts pour les fonctions du sol ? Ce projet est une occasion unique pour moi de mener des recherches novatrices en écotoxicologie évolutive en tant que chargé de recherche nouvellement recruté à INRAE.

L'utilisation intensive de thermoplastiques polyoléfines (tels que le polyéthylène, PE) ainsi que le développement récent de polymères biodégradables (tels que le polyhydroxyalcanoate, PHA) ont rendu l'évaluation du devenir des plastiques dans l'environnement une préoccupation sociétale et environnementale majeure. L'objectif du projet PLASTIMAR est d'étudier l'influence des facteurs biotiques sur la biodégradation des déchets plastiques dans le milieu marin. Ce projet ambitieux vise à répondre aux questions suivantes : (1) Comment les avancées techniques récentes (chimie et microbiologie) peuvent permettre de dépasser les limites actuelles des mesures de biodégradabilité en conditions naturelles ? (2) Quelles sont les influences relatives des propriétés intrinsèques des particules (concentration, taille des particules des macro- aux nanoplastiques et structure chimique des polymères) par rapport aux paramètres environnementaux (température, lumière, nutriments) ? (3) Quelles sont les principales espèces et les principaux processus biochimiques impliqués ? Le projet PLASTIMAR propose un projet transdisciplinaire (chimie et biologie) basé sur l'expertise reconnue du consortium scientifique sur la chimie des polymères, la chimie analytique, l'écotoxicologie microbienne et les multi-OMIC. Il combine un ensemble d'améliorations méthodologiques récentes dans le domaine de la biodégradation des plastiques, facilement applicables sur l'étude de la fin de vie des plastiques à base de PA et PHA en milieu marin. Le projet PLASTIMAR est organisé en 4 workpackages (WP) : la coordination du projet (WP1), l'amélioration de la mesure actuelle de la biodégradabilité dans les eaux de mer naturelles (WP2), l'évaluation des impacts des propriétés physico-chimiques des plastiques et des conditions environnementales sur la biodégradation du plastique en mer (WP3) et la description de la communauté fonctionnelle impliquée dans la dégradation du plastique et des processus moléculaires impliqués (WP4).

Le sucre et les édulcorants sont consommés de façon courante et croissante dans la population humaine. Leurs effets sur le développement des fonctions cérébrales sont encore peu connus, en particulier pour les édulcorants non-nutritifs tels que l'aspartame, la saccharine ou le sucralose (E955). Nos données récentes indiquent que la consommation chronique de sucre comme des édulcorants non nutritifs entraîne des altérations des niveaux de dopamine ainsi que des récepteurs dopaminergiques dans le circuit cérébral de récompense et affecte la prise de décision. Nous faisons donc l'hypothèse que la consommation chronique précoce de sucre et d'édulcorants non nutritifs influence le contrôle dopaminergique de la prise de décision, dans un processus indépendant de leur valeur énergétique. Le projet SweetBrainDev est donc conçu pour comprendre les conséquences à long terme de la consommation précoce (in utero et à l'adolescence) de sucre et d'édulcorants non-nutritifs chez l’humain et la souris, et pour évaluer le rôle causal des modulations dopaminergiques sur les prises de décision afin de comprendre les mécanismes cérébraux par lesquels ces effets sont produits. Pour ce faire, notre projet vise à 3 objectifs : 1/ Explorer les changements moléculaires et physiologiques du système de récompense induits par la consommation de sucre ou d'édulcorants non-nutritifs. 2/ Caractériser l'influence de la consommation de sucre ou d'édulcorants non-nutritifs sur les fonctions comportementales et cognitives chez la souris. 3/ Établir les relations causales entre la consommation de sucre ou édulcorants non nutritifs et les profils cognitifs/émotionnels chez l'homme. SweetBrainDev permettra d’identifier les causes et conséquences de la consommation d’édulcorants sur le développement cérébral et sur les comportements tels que l'anxiété, l’addiction, la cognition sociale et la relation complexe entre préférences alimentaires, consommation et conséquences physiopathologiques.

ERMES est un projet de recherche interdisciplinaire qui mobilise des disciplines appartenant aux sciences humaines et sociales (anthropologie, sociologie, sciences de l'éducation), aux sciences comportementales (sciences de la décision, psychologie, économie) et aux sciences informatiques (représentation des connaissances, apprentissage automatique). En développant une nouvelle méthode interdisciplinaire principalement basée sur la combinaison d'approches ethnographiques, économétriques, expérimentales et de modélisation, ERMES vise à caractériser les mécanismes de transmission des messages alimentaires entre pairs et les effets de programmes d'éducation par les pairs sur les comportements alimentaires. Le projet s’attachera à comparer de telles actions d'éducation avec des approches plus couramment déployées en éducation à l’alimentation (basées sur l’intervention des enseignants). De plus, ERMES propose d'explorer les messages alimentaires que les enfants reçoivent et relaient (notamment ceux liés à leur santé ou aux conséquences environnementales) et de mieux comprendre quels profils d'enfants sont les plus susceptibles d'être influencés par ces messages. L'étude se déroulera dans 14 écoles élémentaires (24 classes de CM1) de la ville de Paris (contrastées sur le plan socio-économique) et du département de la Seine-Saint-Denis (contrastées sur le plan socio-économique). Le WP1 consistera en une étude ethnographique dans quatre classes de CM1 (complétée par des données quantitatives issues des questionnaires qui seront utilisées dans le WP2) pour mieux décrire les mécanismes sous-jacents, en particulier le rôle des caractéristiques des groupes de pairs dans les comportements et discours alimentaires des enfants. Le WP2 propose d'étudier les effets à court et moyen terme de messages nutritionnels émis soit par les pairs soit par les enseignants sur les connaissances, attitudes et comportements des enfants destinataires avec un essai contrôlé randomisé mené sur 500 élèves. Le WP3 vise à présenter les résultats des WP1 et WP2 à différents cercles d’experts et acteurs de la société civile pour formuler des propositions de lignes directrices pour l’action publique dans le domaine de l’éducation à l’alimentation. Les travaux menés dans ce WP3 auront aussi pour vocation de contribuer plus largement à l'étude des changements de comportements ainsi qu’à l’action publique sur les changements de comportement en lien avec la santé. L'originalité du projet réside dans l'étude du rôle et de l'influence des réseaux d'amitié sur la circulation des messages alimentaires chez les enfants et leurs conséquences sur les discours et comportements alimentaires. Il sera basé sur une cartographie des groupes d'amis dans chaque classe, notamment au moyen d’un questionnaire qui n'a jamais été utilisé en France. ERMES est issu d’un projet de recherche multi-acteurs soutenu depuis 2020 par l’ARS Île-de-France regroupant des scientifiques, une collectivité territoriale de Seine-Saint-Denis, des professionnels scolaires et périscolaires ainsi que des acteurs associatifs qui abordent la promotion de la santé chez les jeunes (projet MODALITEA). Ce cadre permettra d'assurer une diffusion efficace des résultats de la recherche et notamment d'améliorer les programmes d'éducation à la santé et de préciser les conditions favorables pour que ces programmes soient plus opérants.

Les objectifs affichés de la réforme « 100% santé » sont l’amélioration de l’accès aux soins dentaires, avec une augmentation du volume de soins consommés et de la part des soins de prévention et de premier recours. Ils reposent sur une rupture de continuité dans la tarification des soins et dans leur prise en charge financière. La réforme institue un système de 3 paniers, dont le premier associe "prise en charge financière à 100%" et "tarifs fixes" alors que le dernier a des prix libres et une prise en charge par les assurances santé limitée. Les principaux changements résultant de la réforme 100% santé sont les suivants : - Le plafonnement des prix de certaines prothèses dentaires, permettant l'organisation d'une solvabilisation totale des usagers, par la participation de l'Assurance Maladie et des couvertures complémentaires. - La revalorisation des tarifs des soins conservateurs des lésions carieuses. Ces soins étaient plafonnés avant la réforme, mais le plafond a été relevé. Le choc important sur les prix devrait induire des changements du comportement de l'offre, en termes de quantités de soins ainsi que dans le type de soins fournis. Parallèlement, le choc de la demande est dans la réduction du ticket modérateur et devrait induire une augmentation importante de la demande. Nous souhaitons tester le dispositif 100% santé sur 3 axes d'étude : - la consommation de soins dentaires, - la structure d'activité des dentistes et leurs revenus, - la conformité des paniers de soins en regard des attentes de la population. Bien que l’année 2020 nous ai forcé à attendre, les bases de données administratives permettant l'étude ddes consommations de soins mais aussi les revenus des chirurgiens-dentistes seront disponibles rapidement. Nous allons étudier l'évolution du volume et de la structure des soins dentaires dispensés sur la période 2014-2023, sous l'hypothèse de l’induction d’une augmentation du nombre de soins post réforme. Dans le même temps, nous analyserons la réaction des dentistes et en particulier si les évolutions de leurs pratiques et de leurs revenus sont suffisamment favorables pour donner un aperçu de la durabilité des effets de la réforme. Enfin, pour interpréter les résultats précédents en termes de bénéfice social, nous étudierons la genèse et les critères de constitution des paniers de soins lors des négociations de la Convention dentaire Nationale (2018). Nous chercherons à confronter ces critères aux priorités de soins exprimés par les usagers. Nous questionnons ainsi la légitimé des effets induits par la classification par paniers. Ce projet de recherche en économie de la santé intègre des méthodes qualitatives et évalue les impacts de la réforme "100% santé" sur l’accès aux soins dentaires en France. Les résultats pourraient soutenir la réforme, ou aider à améliorer le dispositif mis en place.

Le projet vise à (i) à construire une plateforme pour gérer des données de santé massives et les rendre utilisables par les chercheurs ; (ii) utiliser les outils de la théorie des graphes pour décrire le système de soins d’une manière systématique et quantitative; (iii) développer des outils de machine learning pour comprendre la forme des graphes et prédire leurs conséquences sur la santé des patients; (iv) éclairer les politiques publiques pour améliorer l’efficacité du système de soins français. Nous avons accès à l’intégralité des consultations et autres actes médicaux, prescriptions et séjours hospitaliers pour l’ensemble de la population vivant en France. Les données couvrent les année 2008 à 2018. Nous allons représenter cet unique jeu de données comme une série de graphes bipartites, géolocalisés, qui évoluent dans le temps. Ces graphes ont deux sortes de sommets, les patients et une catégorie de professionnels (par exemple les médecins généralistes). Un patient et un médecin sont connectés s’ils se sont rencontrés au moins une fois durant l’année courante. Le graphe informe aussi sur la manière dont les médecins partagent les patients et se les adressent les uns aux autres. Nous allons développer des outils économétriques et de machine learning pour expliquer et/ou prédire l’allocation des patients aux professionnels en fonctions de leurs caractéristiques (localisation, pathologie du patient, spécialité du médecin, etc.). Nous voulons comprendre la formation des graphes et les utiliser pour estimer l’impact causal du système sur la consommation de soins et les performances de santé (prescriptions, admissions à l’hôpital en urgence, mortalité, etc.). Nous examinerons si certaines configurations locales de l’offre (notamment en termes de distribution géographique) sont plus efficaces que d’autres. Nous construirons des indicateurs d’accessibilité et quantifieront l’impact des déserts médicaux sur la santé de la population.

Ce projet vise à étudier comment le cortex et la formation réticulée (FR) du tronc cérébral agissent ensemble pour contrôler les mouvements en condition physiologique et dans un contexte neurodégénératif sévère comme la sclérose latérale amyotrophique (SLA). La FR est typiquement considérée comme le principal acteur de l'initiation, le maintien et l'arrêt des actions motrices grossières des membres et du tronc impliquées dans la posture et la locomotion. Son activation repose sur des signaux d'entrée provenant de centres moteurs d'ordre supérieur, l'un d'entre eux étant le cortex moteur primaire, lui-même impliqué dans les mouvements fins et ciblés, ainsi que dans les tâches motrices complexes. Cependant, on ne sait toujours pas si les projections cortico-réticulaires (CR) proviennent des collatérales des neurones cortico-spinaux (CS) ou de neurones corticaux dédiés, sans projection spinale. Plus largement, l'organisation et la contribution fonctionnelle des projections cortico-réticulo-spinales (CRS) au mouvement restent inexplorées. La dégénérescence combinée des neurones CS et des motoneurones spinaux/bulbaires est la caractéristique de la maladie neurodégénérative SLA. Bien que l'altération de la FR ait également été signalée chez les patients atteints de SLA et dans des modèles murins de la maladie, la susceptibilité des projections CRS à la SLA et leur contribution à l'apparition et à la progression de la maladie restent totalement indéterminées. Nous proposons ici d'utiliser des outils de pointe de traçage et d'interférence d'activité de circuits spécifiques, de l’électrophysiologie, de la transcriptomique et l'examen moteur chez la souris pour tester l'hypothèse selon laquelle le CRS a une organisation somatotopique précise et est impliqué dans des aspects moteurs spécifiques nécessitant un contrôle cortical et complétant le circuit CS. De plus, nous évaluerons le devenir et la contribution du circuit CRS dans la SLA.

L’utilisation d’outils est observée non seulement chez les primates mais aussi chez certains oiseaux (perroquets et corvidés) et même chez certains poissons téléostéens (labres et cichlidés). Les oiseaux et les téléostéens ne possédant pas de néocortex à six couches, les fonctions cognitives sous-jacentes ont dû évoluer de façon indépendante chez les mammifères, les oiseaux et les téléostéens (évolution convergente). Notre projet de recherche vise à identifier les conditions nécessaires à l'émergence de ces capacités cognitives supérieures au cours de l'évolution des vertébrés. La capacité à résoudre des problèmes et manipuler des objets est une condition préalable à l’utilisation d’outils. Le projet EVONECTOME a pour but d’étudier la connectivité (TÂCHE 1) et les fonctions (TÂCHES 2-4) des aires cérébrales associatives impliquées dans des tâches de résolution de problèmes et de manipulation séquentielle d’objets chez les perroquets et les cichlidés. Nous proposons d’utiliser l’espèce Pyrrhura molinae comme modèle de perroquet, et l’espèce Amatitlania nigrofasciata comme modèle de cichlidés, ces deux espèces étant parfaitement adaptées à la réalisation d’études comportementales et anatomiques. TÂCHE 1 : Nous adopterons une approche connectomique utilisant l'IRM de diffusion ex vivo pour visualiser les réseaux neuronaux des aires associatives du pallium. L’objectif principal de cette tâche est de détailler la connectivité des aires associatives, en particulier en lien avec les aires prémotrices/motrices. Les résultats de cette tâche permettront de vérifier s’il existe une même logique de connectivité pour l’intégration cognitivo-motrice chez les primates, les perroquets et les cichlidés. TÂCHE 2 : Pour étudier les capacités de résolution de problèmes et de manipulation d’objets des perroquets et des cichlidés, nous allons utiliser deux tâches comportementales différentes : une « boite puzzle », et une tâche de conditionnement opérant nécessitant la manipulation d’objets. Après ces tests comportementaux, les aires cérébrales impliquées seront examinées dans les TÂCHES 3 et 4. TÂCHE 3: L'activation neuronale induite par la résolution de problèmes et par la manipulation d’objets (TÂCHE 2) sera visualisée par MEMRI (IRM fonctionnelle enrichie en manganèse). Nous espérons ainsi identifier les aires cérébrales impliquées dans ces fonctions cognitives chez les perroquets et les cichlidés. TÂCHE 4: Pour évaluer le rôle de la neurotransmission dopaminergique dans les tests comportementaux, nous détruirons les fibres DA dans les aires associatives via une injection locale de 6-hydroxydopamine (6-OHDA). La DA est connue pour jouer un rôle crucial dans différentes fonctions cognitives de haut niveau chez les mammifères. Si la perturbation de la neurotransmission dopaminergique dans des régions cérébrales non homologues provoque les mêmes effets comportementaux chez les mammifères, les oiseaux et les téléostéens, ceci démontrera l’importance de la DA dans l’évolution convergente de fonctions cognitives de haut-niveau. Au total, notre étude clarifiera la façon dont des systèmes nerveux morphologiquement différents peuvent réaliser des fonctions cognitives similaires. Si le même modèle de réseau est à l’œuvre indépendamment chez les primates, les oiseaux et les poissons, cela indiquerait l'existence de contraintes fortes sur l'évolution de l'intelligence chez les vertébrés.

Chez l’homme comme chez l’animal, la perception auditive dans le bruit dépend des capacités prédiction des événements sensoriels les plus probables. L'hypothèse du ‘cerveau prédictif’ est étayée par un large éventail de données expérimentales cependant la nature des signaux prédictifs et le circuit neuronal sous-jacent restent mal compris car ils ont été principalement démontrés en mesurant le résultat des calculs prédictifs: les erreurs de prédiction. Des travaux récents chez les rongeurs ont identifié des réponses neuronales correspondant à des prédictions dans le cortex sensoriel, mais ces travaux sont basés uniquement sur un contexte où les stimuli prédits résultent d'actions motrices robustes (par exemple, le flux visuel pendant le mouvement ou les sons générés par le comportement). Par conséquent, la manière dont le cerveau extrait les régularités statistiques des séquences de manière non-supervisée pour générer des prédictions et faciliter la perception malgré les sources de bruit internes ou externes reste mal comprise. Dans ce projet, nous utiliserons une approche comparative chez l'homme, le singe et la souris, afin (i) d’ identifier les sources corticales sous-jacentes aux prédictions basées sur le temps et le contenu et (ii) de décoder les représentations des prédictions dans la période précédant le son attendu. Notre approche s'appuiera sur des données existantes chez l'homme et le primate et sur de nouvelles données enregistrées lors d'une tâche comportementale de structure identique chez la souris et l'homme. Dans toutes les tâches, les sujets écouteront des séquences de vocalisations avec des relations statistiques définies de telle sorte qu’une partie des événements seront prévisibles. Chez l'homme et le singe, les enregistrements intracrâniens (LFP et activités de pointe) seront analysés avec des algorithmes de classification multidimensionnelle co-développés entre les équipes pour mesurer s'il est possible de décoder les syllabes à venir dans la fenêtre temporelle précédente après que les sujets ont appris les statistiques de séquence. Ces analyses permettrons d’identifier la dynamique temporelle et les sources anatomiques des prédictions. Dans des expériences distinctes chez l'homme et la souris, nous utiliserons des tâches homologues pour identifier les prédictions de séquence tout en contrôlant l’impact de la pertinence comportementale et des niveaux de bruit. En ajustant le niveau de bruit de fond pour rendre plus difficile l'identification du son cible et de la séquence, nous tenterons de déchiffrer les mécanismes sous-jacents de la robustesse perceptuelle au bruit inférentiel (interne) et au bruit sensoriel (externe) dans les aires sous-corticales et corticales du système auditif. En combinant l'électrophysiologie et l'imagerie à deux photons à grande échelle chez la souris, nous caractériserons les représentations prédictives au niveau neuronal et quantifierons comment les prédictions basées sur les séquences sont encodées dans la dynamique multidimensionnelle des assemblages corticaux. Enfin, en utilisant l'inactivation optogénétique de plusieurs zones corticales projetant vers le cortex auditif (par exemple, le cortex orbitofrontal ou le cortex pariétal postérieur), nous chercherons à identifier l'origine des représentations prédictives au sein des connexions descendantes et l'impact de leur perturbation sur les réponses comportementales lors de la perception de séquences bruitées. Nos approches complémentaires chez l'homme et l'animal révéleront, pour la première fois, les mécanismes neuronaux de la prédiction sous-jacents à la perception robuste des sons dans le bruit et fourniront des ensembles de données et des analyses permettant des comparaisons directes entre les échelles micro-, méso - et macroscopique à travers les espèces.

La variabilité joue un rôle important au cours de l’apprentissage sensorimoteur : dans certains cas, une variabilité élevée au cours de l'apprentissage est associée à de meilleures performances. En ce qui concerne l'apprentissage vocal, une composante importante du langage humain, un circuit impliquant les ganglions de la base du cerveau pourrait contrôler la variabilité facilitant l'acquisition et le maintien de traits vocaux. Avec ce projet, nous proposons 1) d'étudier les effets de la variabilité sur l'apprentissage développemental en utilisant le chant des oiseaux (oscine) comme modèle biologique et 2) d'utiliser les trajectoires vocales du chant et la dynamique neuronale au niveau des ganglions de la base pour construire des modèles informatiques. Profitant d’avancées méthodologiques récentes, notamment l'efficacité d'un oiseau robot comme tuteur de chant et d'un nouveau système d’enregistrement électophysiologique développé et adapté pour être utilisé chez des oiseaux éveillés, nous suivrons le développement du chant de jeunes diamants mandarins (Taeniopygia guttata) et de jeunes canaris (Serinus canaria) exposés à différents modèles de chant qui présentent une variabilité contrôlée. Ensuite, ces résultats aideront à construire de nouveaux algorithmes de développement en neurorobotique, y compris l'apprentissage direct de modèles et l'acquisition de capacités sensorimotrices. En particulier, le processus d'apprentissage du chant sera reproduit chez un oiseau robot qui apprendra la correspondance entre les sons émis par un oiseau en sa présence et ses propres productions. Ce projet interdisciplinaire combine la neuro-éthologie, la neuro-robotique et le traitement du signal. Ces résultats pourraient permettre de développer des outils nécessaires pour mettre en œuvre des stratégies qui améliorent la qualité de l'apprentissage chez les oiseaux et, dans une certaine mesure, chez les enfants humains.

Les modèles neuronaux ont permis des progrès spectaculaires en traitement de la langue (TAL) ces dernières années. Le projet DeepTypo se propose d'utiliser ces modèles et notamment les modèles multilingues pré-entraînés de la parole, pour concevoir des méthodes permettant d'extraire automatiquement des informations typologiques utiles pour la documentation et l’étude des langues (indices de complexité phonologique et morphosyntaxique, proximité entre langues...) à partir d'enregistrements audio. Reposant sur une collaboration entre linguistes et chercheurs en TAL, le projet DeepTypo s'inscrit résolument dans le cadre des humanités numériques en abordant des questions fondamentales des deux communautés. Elles aideront les linguistes dans leur travail de documentation et d'analyse des langues et notamment des langues « rares » et « peu dotées » en mettant à leur disposition de nouveaux outils d’analyse automatique. Au-delà de l’aspect « développement d’outils », le projet DeepTypo permettra surtout de montrer, en prenant pour exemple des problématiques d’actualité en créolistique (l’étude des créoles) et dialectologie des langues sino-tibétaines, que les représentations au cœur des réseaux de neurones peuvent être utilisées pour répondre à des questions fondamentales en linguistique. L'approche mise en œuvre dans DeepTypo contribuera également à l’identification des limites des méthodes fondées sur l’affinage d’un modèle pré-entraîné. Cette méthode a permis de développer, à faible coût, des systèmes de TAL pour plusieurs langues et de nombreuses tâches et est souvent présentée aujourd’hui comme « LA » solution à tous les problèmes de TAL. L'identification des caractéristiques linguistiques capturées par les réseaux de neurones permettra de vérifier si c’est bien le cas : si un modèle de la parole n’est, par exemple, pas capable de capturer les tons d’une langue, il est plus que probable qu’il ne puisse pas être utilisé pour développer un système pour des langues tonales. Pour réaliser cet objectif ambitieux, nous utiliserons des méthodes d'analyse des représentations neuronales pour interpréter et comprendre les décisions des réseaux de neurones et développerons celles-ci selon quatres axes originaux: 1. En nous appuyant sur la collaboration avec les différents partenaires du projet, nous chercherons à identifier des caractéristiques plus riches que celles considérées dans les travaux de l'état de l'art : si les travaux existants se sont concentrés sur des caractéristiques « simples » (genre du locuteur ou de la locutrice, langue de l'énoncé, ...), nous considérerons également des informations liées à la diversité des langues et aux caractéristiques linguistiques de celles-ci (inventaire phonémique, identification des langues tonales, ...). 2. En plus de méthodes d’analyse existantes (p.ex. les sondes linguistiques), nous développerons de nouvelles méthodes permettant de mesurer la similarité entre langues. À nouveau, une collaboration étroite entre linguistes et chercheurs en TAL sera essentielle pour définir une (ou des) similarité pertinente d’un point de vue linguistique. 3. Nous appliquerons les méthodes développées, aux 230 langues de la collection Pangloss (une archive de langues rares gérées par le LACITO) et à 15 créoles (collectés notamment par le LLL). Ces expériences à grande échelle nous permettront de tester les modèles pré-entraînés de l’état de l’art sur des langues présentant une grande variété de caractéristiques linguistiques rarement considérées dans les travaux de TAL. 4. Nous appliquerons ces méthodes pour des tâches d'aide à la documentation linguistique, une application qui n’a, jusqu’à présent, jamais été considérée.

La preuve est épistémologiquement constitutive de l’activité mathématique. Fondamentale à tous les niveaux de la scolarité et de la formation, elle contribue aux processus d’apprentissage des connaissances. En appui sur le recul pris sur les EIAH, les recherches internationales sur les technologies dans les apprentissages en mathématiques en appellent à une structuration pluridisciplinaire des travaux pour analyser les usages et apports des assistants de preuve (notés AP) dans l’apprentissage de la preuve. Les AP, utilisés par les mathématiciens, sont des logiciels libres open-source vérifiant une démonstration. Ce projet a ainsi pour ambition de combler le manque de recherches en France sur l’apprentissage de la preuve, problématique à la transition secondaire-supérieur, avec une approche pluri et interdisciplinaire, combinant outils, résultats et méthodes des sciences (mathématiques et informatique) et des SHS (didactique). Il s’agit de développer et évaluer une nouvelle approche de l’enseignement de la preuve fondée sur l’adaptation et l’intégration d’AP en début d’université. Trois objectifs le structurent : Diagnostiquer les difficultés des apprenants et usages existants des AP en France ; Analyser les AP dans une perspective d’apprentissage en mathématiques ; Expérimenter et évaluer les apports des AP au début de l’enseignement supérieur dans l'enseignement des mathématiques. Les méthodes utilisées pour atteindre ces objectifs mobilisent les cadres épistémologiques, didactiques et cognitifs sur la preuve, validés à l’international, et articulent approches quantitatives et qualitatives. Les résultats de ce projet informeront chercheurs, enseignants, formateurs, décideurs des politiques éducatives sur : les difficultés des lycéens et étudiants sur la preuve, les usages et adaptations d’AP à des fins éducatives, l'évaluation des apports d’AP dans l’enseignement, et préconisations didactiques pour l’enseignement de la preuve au lycée et à l’université.

Ce projet aborde les problèmes de modélisation liés aux variations d'effort vocal pour le traitement des caractéristiques acoustiques de la voix et de la parole. L'effort est une source majeure de variabilité lors de la production de la parole (Liénard, 1999) mais reste complexe à définir (en fonction de la distance, ou du débit glottique, etc.). L'un de ses principaux produits consiste en une variation de la Force de Voix (FdV), tel que défini par Liénard (2019) : la force de voix correspond au niveau de pression acoustique (SPL, avec pondération C) produit par un locuteur, mesuré en champ libre à un mètre en face du locuteur. La voix résulte d'interactions complexes entre ajustements sous-glottiques, glottiques et supraglottiques ; Titze & Sundberg (1992) ont montré que l'effort nécessaire pour produire une FdV donnée dépend du locuteur et que des ajustements permanents des réglages musculaires sont nécessaires pour produire une qualité vocal particulière, qu'elle soit faible ou forte. Le SPL est malheureusement perdu dans la plupart des enregistrements en raison de chaînes d'enregistrement non calibrées et de microphones inadéquats (Švec, 2018) – cependant les auditeurs savent estimer la FdV d'origine à partir des caractéristiques spectrales. Ce projet vise à produire une estimation de la FdV sur des données de corpus qui n'ont pas été calibrés — typiquement données de média ou de parole spontanée — mais pour lesquels l'effort est une dimension dominante pour expliquer les caractéristiques vocales. Pouvoir disposer d'une estimation robuste de l'intensité de la voix, et la capacité de modifier par des méthodes de synthèse de la parole, les caractéristiques acoustiques liées à la FdV dans un signal donné, serait une étape importante pour progresser dans la compréhension de la parole dans son usage communicatif dans les interactions face-à-face, comme pour les technologies de traitement automatique de la parole.

Les chercheurs en numismatique et en économie ancienne cherchent depuis longtemps à quantifier le volume des monnaies produites dans l’antiquité. L’étude des trouvailles et des trésors monétaires n’étant pas satisfaisante pour répondre à cette question, les études de coins restent le seul moyen pour comprendre les volumes produits par les ateliers monétaires et ainsi la relation de la monnaie à la Politique et à l’Histoire. L’étude de coins nécessite de comparer chaque monnaie d’un corpus entre elles pour définir le nombre de matrices monétaires utilisées dans une série. Pour les émissions les plus importantes, cela est humainement impossible. Dans le projet STUDIES, nous proposons de profiter des avancées récentes en matière de collecte de données, de vision par ordinateur et d’apprentissage profond pour estimer de manière automatique la similitude entre deux coins, dans le but de simplifier l’étude de coins. En se fondant sur une grille de similitudes, nous visons à identifier des groupes, chacun pouvant être un candidat possible pour un coin unique. Il sera alors possible de conduire des études de coins à des échelles beaucoup plus grandes, un à deux ordres de grandeurs de plus que les études les plus vastes réalisées à ce jour. Deux ensembles de données seront étudiés. Le premier s’articulera autour des études de coins déjà menées qui seront utilisées pour entraîner de modèles d’apprentissage profond. Le second est constitué de données provenant des musées et des ventes aux enchères. Nous nous appuierons sur la recherche en matière de collecte de données pour être en mesure de créer automatiquement des corpora alors qu’il faut aujourd’hui des mois aux chercheurs pour les constituer. Pour les modèles, nous prévoyons de travailler à la fois sur les images et sur les données textuelles liées aux pièces trouvées dans les grandes collections. Ce travail sera ensuite utilisé pour étudier les monnaies de ventes qui fournissent des millions d’images et de données. Deux outils seront développés durant le projet. Le premier outil permettra de fouiller des sites institutionnels ou des sites de vente en ligne afin de collecter de grandes collections d’images de monnaies ainsi que les descriptions textuelles et les métadonnées associées. Certaines de ces sources (sites de vente) ont toutefois des données associées erronées. Un défi scientifique dans ce contexte sera de corriger ces données automatiquement afin de les aligner proprement avec les ontologies existantes. Le second outil s’appuiera sur une approche de classification fine de classe afin d’estimer les similarités entre les monnaies automatiquement. Nous grouperons ensuite les monnaies afin d’identifier celles correspondant à un coin commun. Deux versions de l’outil seront développées, la première exploitant les informations visuelles seules, la seconde bénéficiant en complément des informations textuelles et métadonnées structurées. Ces deux outils seront enfin intégrés en un logiciel unique, comportant une interface et la documentation adéquate afin qu’un expert en numismatique, n’ayant pas forcément de connaissance avancée en programmation, puisse les utiliser aisément. Le tout sera mis à disposition sous une licence libre.

Les plateformes de travail numérique utilisent des données et des algorithmes pour mettre en relation des clients et des travailleurs, présentés comme des entrepreneurs indépendants, pour des « gigs » ponctuelles sans engagement à long terme. Des recherches récentes montrent que des inégalités liées au genre, à l’origine ethnique ou à d’autres facteurs persistent dans ces environnements, alors que leur mode de fonctionnement fait émerger de nouvelles vulnérabilités. Pour aborder les risques économiques et sociétaux émergents qui coalescent autour du lien entre le travail sur les plateformes en ligne et les inégalités sociales, VOLI articule de manière innovante des hypothèses et des méthodes au croisement de la sociologie et de la linguistique computationnelle, et s'appuie sur la technologie de la parole et l'intelligence artificielle. Ainsi, le projet proposé lève des verrous à la fois dans la littérature sur les inégalités numériques et dans la littérature sur le « digital labour ». En même temps, les méthodes qui seront développées dans ce cadre hautement interdisciplinaire feront progresser l'étude linguistique des facteurs de variation de la langue parlée, en enrichissant les corpus avec de riches ensembles de métadonnées issues des enquêtes sociologiques qui vont être menées, tout en construisant et en testant des outils nouveaux et améliorés pour la transcription automatique, à fort potentiel de valorisation.

Une géométrie de Hilbert est définie sur tout corps convexe dans un espace affine réel. Cette notion est la source de nombreux exemples d'espaces métriques et a connu beaucoup d'applications dans des domaines variés depuis sa définition en 1895 par Hilbert. Les participants à ce projet contribuent à différentes généralisations de cette notion et de ces applications dans des contextes où le corps de base n'est plus le corps des réels. Ce projet a trois objectifs principaux: - développer une approche unifiée à ces généralisations: définitions unifiés, généralisation commune des résultats de Benzécri et de la notion de volume; - explorer les interactions entre les différents contextes de généralisation, à l'aide de nombreuses familles d'exemples; - obtenir des applications importantes dans chaque cas d'étude. Ces applications sont attendues dans différents projets dont: - l'étude des métriques d'entropie minimale sur les espaces symmétriques; - l'étude géométriques des dégénerescences de structures projectives convexes sur les surfaces; - l'étude de la frontière des représentations Anosov, en particulier dans le contexte de la géométrie hyperbolique complexe; - le développement de nouveaux algorithmes de programmation linéaire, avec le 9ème problème de Smale en ligne de mire.

Les équations aux dérivées partielles dispersives (EDP) ont des applications importantes dans différents domaines de recherche tels que l'hydrodynamique, l'optique, la physique des plasmas et l'imagerie médicale. Dans ce projet, ces EDP, y compris dans des dimensions supérieures et dans des contextes périodiques, seront étudiées avec une combinaison innovante unique d'approches et de techniques analytiques et numériques issues de la théorie des systèmes intégrables, également appliquée aux EDP non intégrables. L'objectif est d'utiliser le pouvoir prédictif des techniques numériques pour des percées du côté analytique et un aperçu analytique des équations pour générer des schémas numériques innovants capables de relever les défis des applications numériquement. Une question importante est de savoir dans quelle mesure le comportement global des solutions d'équations ou de systèmes intégrables est vrai pour les solutions de versions non intégrables de ces équations, par exemple les systèmes de Boussinesq apparaissant dans le contexte des ondes sur l'eau, et ceci aussi pour les équations non-locales. Pour les équations intégrables avec des solutions globales, le comportement à long terme doit être déterminé. Les situations de dimension supérieure, également dans un cadre périodique, sont particulièrement intéressantes. Les connaissances analytiques à acquérir et les algorithmes numériques à développer seront directement applicables à la tomographie par impédance électrique, une forme d'imagerie médicale également applicable aussi en géologie.

En statistique et apprentissage modernes, les données sont souvent observées dans un espace ambiant de grande dimension. Des méthodes comme les forêts aléatoires ou les réseaux de neurones profonds ont récemment permis des performances remarquables dans ces cadres. Une raison est que les données peuvent souvent être expliquées par une structure de plus petite dimension effective. Dans ce contexte, les méthodes bayésiennes comme les lois spike-and-slab, les arbres de régressions additifs bayésiens (BART), les réseaux de neurones bayésiens et les processus gaussiens profonds sont fréquemment utilisées en statistique et pour des applications comme l’astrophysique ou la génomique. Parmi les raisons de leur popularité on peut citer : leur flexibilité, puisqu’il est relativement aisé de modéliser une structure inconnue sous-jacente à travers une loi a priori; la palette étendue de méthodes de simulation disponibles, en particulier variationnelles; leur capacité à quantifier l’incertitude à travers les régions de crédibilité. Les succès empiriques sont nombreux, mais il y a un besoin important de compréhension et de validation de ces méthodes. Mathématiquement, il s’agit de comprendre et de démontrer sous quelles conditions de tels algorithmes sont effectivement pertinents. Le projet BACKUP obtiendra des garanties théoriques pour ces méthodes, suivant trois axes de recherche. Le premier concerne l’utilisation de lois a posteriori bayésiennes dans des modèles de grande dimension et à variables latentes, pour résoudre des questions de tests multiples et de sélection de variables. Le second verra l’obtention de résultats fondateurs pour les forêts aléatoires et les réseaux de neurones bayésiens profonds, pour les loi a posteriori et leurs pendants variationnels. Le troisième répondra à la question fondamentale de la quantification de l’incertitude : des régions de confiance optimales seront obtenues à partir de régions de crédibilité bayésiennes bien choisies.

Ce projet se situe au coeur du programme de Langlands, à l'interface entre representations Galoisiennes et automorphes. Le but est d'étudier des familles de telles representations à l'aide de méthodes de théorie géométrique des representations. Précisément, on d'étudiera d'abord la differences entre ces objets d'un point de vue géométrique, en étudiant la densité des points automorphes dans des espaces de déformations de representations Galoisiennes globales. Ensuite, on donnera une nouvelles construction de familles de formes automorphes (variétés de Hecke) en utilisant des D-modules rigides analytiques, généralisant ainsi les constructions précédentes et introduisant des familles avec de nouvelles propriétés arithmétiques. Enfin, on étudiera une version locale des espaces de modules de representations Galoisiennes : le champ des $(\Phi,\Gamma)$-modules, et on étudiera sa catégorie de faisceaux cohérent, et on espère construire une partie de la naissante correspondance de Langlands catégorique à valeurs dans cette catégorie. Ces trois objectives sont interdépendants : la densité des points automorphes se fait par exemple via la construction de familles de formes automorphes (à travers la fougère infinie), et ces familles permettent aussi de construire des complexes de faisceaux cohérents sur le champ des $(\Phi,\Gamma)$-modules de manière globale. Enfin la géométrie de ce champ permet en retour d'étudier les propriétés géométriques des variétés de Hecke.

Dans les années 2010, le Bélarus, la Russie et l’Ukraine ont connu un accroissement de l’émigration, lié aux contraintes politiques et géopolitiques. Le 24 février 2022, l’invasion de l’Ukraine par la Russie alliée au Bélarus a provoqué un exode sans précédent de la population ukrainienne (majoritairement des femmes et des enfants), suivi de flux migratoires plus circonscrits en provenance du Belarus et de la Russie. Les raisons de l’exil sont variées : répression politique dans le pays d’origine, déplacements de population résidant dans des territoires occupés ou bombardés, crainte d’être mobilisé. Sans mettre sur le même plan l’exil issu de ces trois pays, la recherche part toutefois du constat que ces populations se croisent et interagissent dans certains lieux, comme en Lituanie, en Pologne, en Géorgie. La recherche analyse les répercussions de la guerre en cours sur les formes individuelles et collectives de politisation et sur les interactions entre les exilés des trois pays impliqués dans le conflit. Les enquêtes se dérouleront en Lituanie, en Pologne, en Géorgie. Le premier objectif est d’étudier les conséquences de la guerre sur les parcours d’exilés, notamment leur dimension genrée et les conditions d’accueil dans les pays d’arrivée. Le deuxième objectif est d’analyser la manière dont la guerre a provoqué et / ou transformé les formes de politisation de ces trois populations (organisations partisanes, mobilisations collectives, médias, réseaux, actions humanitaires). Le troisième objectif est de comprendre les relations entre ces trois populations, en analysant les formes d’interactions, de solidarités et mais aussi de tensions voire conflits, et ce, à quatre niveaux : interactions quotidiennes ; ONG et associations ; médias ; organisations politiques en exil. Enfin, le quatrième objectif est à saisir ces circulations dans leur épaisseur historique.

La pratique d’une activité physique (AP) stagne voire régresse en Europe, posant d’importants problèmes de santé publique (INSERM, 2019). Dans ce contexte, les objets connectés et applications de sport et d’activité physique (ASAP) semblent tomber à point nommé pour stimuler la pratique, tant auprès de la population générale (sédentaire ou active) que pour les personnes vivant avec des affections chroniques. Des promesses sont associées à ces dispositifs numériques conçus autour de trois leviers motivationnels centraux : objectiver l’évolution de ses performances pour ajuster l’intensité des séances ; bénéficier d’encouragements au sein de communautés d’utilisateurs ; rendre agréable une AP souvent appréhendée comme une souffrance. Pour autant, le recours aux ASAP ne constitue pas une lame de fond. Socialement différencié, il concerne surtout les hommes déjà sportifs, et moins les personnes à qui une AP est recommandée (notamment dans une perspective de santé). Plusieurs études pointent par ailleurs un taux élevé d’abandon, une fois la phase de découverte terminée. D’autres travaux montrent les visages pluriels des « sportifs connectés » : adaptant les prescriptions des ASAP, ils ignorent certaines fonctionnalités et s’adonnent à des usages sélectifs. Le numérique n’agit donc pas comme un agent providentiel de changement. Pour que ses usages deviennent pérennes, la technologie doit être encastrée dans un ensemble de pratiques, contraintes et habitudes, ce qui requiert un certain nombre d’alignements entre les perspectives initiales des éditeurs d’ASAP et des contextes sociaux « réinnovant » à partir de manières spécifiques de faire et de penser. Cet accommodement est en fait réciproque : l’industrie du self tracking associe de plus en plus les usagers ciblés pour calibrer les ASAP et favoriser un attachement durable. La littérature se focalise sur l’engagement, les usages et l’expérience des ASAP. Tout en approfondissant cette facette, le projet se focalise sur les ajustements mutuels entre éditeurs d’ASAP et cibles, en liant les « adoptations » côté usagers et les déclinaisons sectorielles côté offre. En particulier, nous observerons la circulation des dispositifs numériques entre trois secteurs correspondant à la fois aux principaux débouchés ciblés par les éditeurs d’ASAP et aux aires d’expertise des partenaires scientifiques : loisir sportif ; APA pour malades chroniques ; sport au travail. L’objectif consistera à 1) analyser les agencements construits au sein de chaque secteur ; 2) identifier les requalifications opérées à leur intersection au terme de pivots stratégiques ; 3) relever, au terme d’études centrées sur les usages de ces applications, les conditions dans lesquelles les appropriations d’une ASAP se trouvent facilitées ou entravées. Il s’agit donc d’observer la réception des solutions (par les utilisateurs ciblés, clients, acteurs intermédiaires et/ou prescripteurs), et, symétriquement, les stratégies de déploiement de dispositifs numériques affinés entre différents secteurs. Au-delà du double regard, l’originalité consiste à s’intéresser aux infléchissements procédant de cette rencontre entre deux dynamiques : des évolutions de solutions initialement pensées dans une logique sectorielle ; des besoins spécifiques émanant de publics dont rien ne garantit qu’ils adopteront ces ASAP « sur mesure ». Pour mener à bien ce projet, le consortium dispose d’un solide réseau de partenaires socio-économiques (entreprises de la sport tech, associations, acteurs publics) au sein de chaque secteur. Ceux-ci ont donné leur accord pour partager leur expertise, relater leurs expériences et ouvrir leurs organisations au regard des chercheurs : mise à disposition de data, réalisation d’entretiens pour cerner le développement et les déclinaisons des ASAP. Ils sont aussi fortement en attente de résultats et d’études d’usages (côté bénéficiaires) permettant d’optimiser leur positionnement stratégique.

Alors que la France bénéficie d’une alimentation abondante et bon marché, et que le pouvoir d’achat progresse régulièrement d’après les statistiques publiques, la précarité alimentaire augmente dans ce pays de même que dans les autres pays européens depuis 10 ans. Pour élucider ce paradoxe, ce projet met en œuvre des recherches sur la précarité alimentaire en France. Tout d’abord, il développe une enquête statistique originale en population générale, en partenariat avec le Crédoc, afin de caractériser et mesurer la précarité alimentaire. A cette enquête s’ajoutent des enquêtes ethnographiques réalisées à un niveau territorial, articulant stratégies d’ajustement budgétaire des ménages, pratiques matérielles et temporelles d’approvisionnement, enjeux de solidarité et de protection sociale. Ce projet propose renouvelle le regard porté sur les pauvres et leurs modes de vie dans les pays riches en identifiant les conditions d’une transition vers des régimes alimentaires sains et durables. En proposant une sociologie de la précarité à partir des conditions d’existence et des modes de vie, contribue aux débats actuels sur la solidarité sociale, notamment autour de la mise en place d’une sécurité sociale de l’alimentation

Le projet cherche à analyser, sur longue durée (XVIIe -XXIe siècles), en France, la place et le rôle des femmes dans les activités de « direction d’entreprise », à partir de secteurs économiques actuellement féminisés. Il part du constat que malgré la progression de la mixité au travail et la féminisation de nombreuses activités professionnelles, le monde des dirigeants économiques, qu’il s’agisse des dirigeants salariés, des administrateurs ou des chefs de petites ou grandes entreprises, reste très majoritairement masculin. La perspective de longue durée vise à étudier la variation historique des normes et régimes de genre et de leurs effets, dans le cadre de contextes économiques et juridiques changeants. Il examine les contraintes juridiques qui pèsent sur l’exercice d’une fonction dirigeante par les femmes et leur évolution de la fin du XVIIème au XXIème siècle. En articulant sociologie économique, sociologie des élites, sociologie du travail de direction prises sous l’angle de l’histoire des entreprises, de l’histoire du droit (droit des affaires et droit civil) et de l’histoire du genre, il contribue de façon originale au renouveau de l’histoire de la présence des femmes dans les fonctions dirigeantes des entreprises et au réexamen des différences de genre dans le contrôle du capital. Il développe une hypothèse inédite consistant à analyser la valeur des dirigeant.es, au sens de crédit et confiance accordée à un agent économique lui permettant d’obtenir une position et un statut dans les relations économiques, au prisme du genre. Il articule pour cela valeur construite par le droit, par les arrangements conjugaux et familiaux et par les dimensions symboliques du genre. Il participe à l’analyse des inégalités sociales et économiques liées au genre, des processus d’inclusion et d’exclusion des femmes du contrôle des affaires économiques, et de l’identification des difficultés d’accès aux droits pour les femmes.

Le remplacement de l’aluminium par des composites à fibres de carbone (CFRP) dans l’industrie aéronautique s’inscrit dans une démarche d’aviation durable. Or comparé à l’aluminium, les CFRP ont une conductivité thermique et électrique plus faible, produisant un endommagement thermomécanique plus sévère en cas d'impact de la foudre. Pour protéger un aéronef en CFRP contre la foudre, une stratégie consiste à durcir les structures aéronautiques. Cela nécessite d’instrumenter les essais foudre selon trois contraintes : i) le capteur/instrument doit être isolé électriquement du banc d’essai ; ii) injecter dans une structure, via un arc électrique, un courant de 100 kA pendant 200 µs est destructeur et exige d’acquérir un jeu de donnée auto-suffisant à chaque tir ; iii) les phénomènes thermomécaniques engendrés se déroulent sur l’échelle de la microseconde à la milliseconde. Ces contraintes imposent de travailler avec des caméras rapides qui fonctionnent dans le visible, là où les structures sont opaques et l’arc de foudre est très lumineux. Ainsi, on n’aborde que de manière indirecte l’endommagement à cœur lié à l’agression foudre. Pour y accéder directement, on a récemment mis en évidence pour la première fois le potentiel de l’imagerie X en contraste de phase (X-ray Phase Contrast Imaging) combinée à la technique d’interférométrie à décalage multilatéral de l’ONERA (IDML) pour caractériser des CFRP foudroyées sur le banc foudre de l’ONERA (analyse post-mortem). L’XPCI-IDML permet, en une seule prise d’image, de décorréler l’information d’atténuation et de phase et de mettre en évidence des endommagements de nature différente. Dans ce projet, on propose de franchir les étapes nécessaires à la réalisation d’un banc de laboratoire XPCI-IDML, mais cette fois dynamique (> 500 kHz) pour caractériser en temps réel, sur le banc d’essais foudre de l’ONERA, l’explosion des protections et l’endommagement à cœur. La difficulté réside dans la haute cadence, où la réduction du temps de pose augmente le bruit de mesure. Pour remonter à une information de qualité suffisante, le défi sera donc de développer des méthodes d’extraction de phase innovantes. Pour cela, on simulera l’image XPCI-IDML du foudroiement en utilisant le modèle d’imagerie développé au CEA. Les paramètres de la scène (densité, température, pression...) seront issus des modèles de simulation de l'ONERA qui fournissent une description qualitative de la magnéto-hydrodynamique de l'arc de foudre, de l'explosion de la protection foudre et de l'endommagement à cœur du composite. Les images XPCI-IDML simulées seront comparées à des images XPCI-IDML expérimentales, réalisées sur banc de référence (laboratoire ou synchrotron), d’échantillons caractéristiques et de phénomènes d’endommagements canoniques. Cela permettra d’ajuster les modèles pour réduire le nombre d'information a priori sur la scène de foudroiement et améliorer les images XPCI-IDML estimées. Grâce aux outils plus prédictifs, il sera possible d'optimiser la chaîne d'acquisition numérique, de développer des algorithmes avancés de reconstruction de phase et de guider les développements expérimentaux. Une approche itérative entre les images XPCI-IDML simulées, les images XPCI-IDML expérimentales et l'optimisation des algorithmes de reconstruction de phase sera faite pour tendre vers les conditions d'acquisition à haut taux de répétition. Ces travaux permettront de définir précisément le banc statique et dynamique qui répondra au mieux aux enjeux du durcissement des structures aéronautiques carbone face à la foudre.

Couplage ultrafort et ultrarapide de modes plasmoniques et photoniques pour des capteurs hautement efficaces (COUUPPLES). Les capteurs optiques permettent une interrogation à distance et s’appuient sur la disponibilité de nombreuses sources et détecteurs. Les nanoparticules (NP) métalliques sont largement utilisées car leur résonance plasmon de surface localisée est modifiée par de petites perturbations de leur environnement, permettant une sensibilité de détection élevée. Couplées avec un mode photonique résonnant d'une microcavité 1D en régime de couplage faible, les NPs d’or présentent une réponse ultrarapide fortement accrue et une largeur de résonance réduite. Il est même possible d'atteindre le régime de couplage ultra-fort. Une impulsion laser peut alors induire la modulation du régime de couplage d’ultra-fort à faible en moins d’une picoseconde. Notre projet en fera la première démonstration expérimentale en insérant au centre d'une cavité photonique un réseau de nanobâtonnets d'or alignés. La caractéristique d’anticroisement dans les courbes de dispersion des modes polaritons issus du couplage sera démontrée et la preuve du couplage ultra-fort établie. La susceptibilité élevée à l'environnement des NP des modes polaritons et leur dynamique seront exploitées pour réaliser de nouveaux capteurs avec une grande sensibilité et un grand volume effectif. Des cavités hybrides seront élaborées par nanofabrication et leur réponse optique analysée. La dynamique du champ proche sera déterminée par une approche de fluorescence pompe-sonde originale. Les cavités seront ensuite intégrées dans un environnement microfluidique et leur potentiel de détection sera testé à travers six configurations différentes de complexité croissante, de la simple interrogation par lumière monochromatique continue à l'exploitation des signatures spectrales et temporelles de la réponse optique transitoire ultrarapide du dispositif. La sensibilité de ces configurations de capteur aux changements de l'indice de réfraction dans l'environnement des nanobâtonnets d’or sera d'abord déterminée. Ensuite, un aptamère d’ADN sera greffé sur la surface des nanobâtonnets, capable de se lier à des biomolécules aussi bien de petite que de grande taille. Afin d'établir la preuve de concept de nos nouvelles voies de détection basées sur le plasmon localisé, nous choisirons comme analyte la thrombine, une protéine impliquée dans plusieurs maladies cardiovasculaires, ainsi que de petites molécules possédant des activités anticancéreuses et antivirales connues. Le projet sera réalisé à travers une approche interdisciplinaire réunissant trois laboratoires académiques : LuMIn pour l'investigation théorique et expérimentale de la réponse optique ultrarapide, L2n pour la nanofabrication et la caractérisation optique, et LBPA pour la bio-fonctionnalisation.

La microscopie et la spectroscopie électroniques ont fait des progrès spectaculaires ces dernières années en termes de résolution spatiale, spectrale et temporelle. Ces avancées ont révolutionné des domaines allant de la biologie à l'optique quantique. Dans ce contexte, les spectromicroscopies basées sur la spectroscopie de perte d'énergie d’électrons (EELS) permettent théoriquement d'accéder à toute la gamme des excitations allant de l'infrarouge lointain (phonons) aux rayons X durs (excitons, plasmons, etc.). Ainsi, la spectromicroscopie de surface (LEEM) et la spectromicroscopie de volume (STEM-EELS) sont utilisées pour la caractérisation chimique, électronique, optique et vibrationnelle à l'échelle nanométrique, voire atomique. Avec la cathodoluminescence (CL), le STEM-EELS a été utilisé pour réaliser la spectroscopie d'excitation de cathodoluminescence (CLE), une technique capable de mesurer l'efficacité quantique relative des matériaux. Cependant, le LEEM et le STEM sont tous deux handicapés par l'absence de détecteurs ayant une résolution temporelle supérieure à 10 ns : le LEEM ne peut accéder aux résolutions spectrales pertinentes pour l'étude des vibrations de surface, et le STEM-CLE ne peut accéder aux résolutions temporelles pertinentes pour l'étude des excitons. Dans ce projet, nous visons à développer des détecteurs pixellisés résolus en temps basés sur une nouvelle génération de détecteurs d’électrons directs, à savoir les détecteurs Timepix4, avec une résolution temporelle sans précédent de moins de 200 ps. Cela nous permettra d'accéder pour la première fois à l'ordre de la transition de phase des surfaces ferroélectriques et à l'efficacité quantique des matériaux pour diodes électroluminescentes. L'accès privilégié à ces détecteurs encore non commerciaux, l'expertise des membres en mécanique, électronique, techniques du vide, interfaçage et traitement des données, nous permettront de développer des prototypes uniques de LEEM haute résolution (HRLEEM) et de STEM-TRCLE à résolution temporelle. L’usage du détecteur développé dans le cadre du projet TPX4 ne sera pas limité aux applications STEM-TRCLE et HRLEEM. Il pourrait avoir un impact sur toutes les communautés concernées par la détection des photons et des particules chargées.

Les récepteurs membranaires associés à l'adhésion et le cytosquelette sont deux éléments clés des processus de mécanotransduction en biologie cellulaire. Les mécanismes moléculaires de la mécanotransduction constituent des sujets d'étude importants et très dynamiques, recouvrant des thèmes scientifiques à l'interface entre la physique, la chimie, la biochimie et la biologie. Notre capacité à comprendre ces signaux mécaniques en biologie est limitée par notre aptitude à les mesurer dans les cellules vivantes. Par conséquent, la dynamique spatio-temporelle et la régulation des zones actives impliquées dans la mécanotransduction, typiquement au niveau des sites d'adhésion focale, sont encore très mal comprises. Ce projet collaboratif propose de développer un nouveau nanocapteur de force (FNS, Force NanoSensor) permettant de mesurer et de cartographier les contraintes mécaniques exercées par les cellules vivantes. Cette sonde est composée d'une molécule extensible qui se comporte comme un ressort, flanquée de deux émetteurs à ses extrémités, dont un nanocristal semi-conducteur (quantum dot, nanoplatelet). La mesure de la force peut être réalisée lorsque la molécule extensible est étirée, et le moyen utilisé pour quantifier cet étirement à l'échelle nanométrique sera un transfert d'énergie non radiatif de type Förster (FRET). Dans ce projet, nous proposons également deux applications originales afin de mettre en évidence les avantages de notre nouveau nanocapteur de force pour sonder des processus de mécanotransduction. Ces approches nécessiteront à mettre en œuvre les sondes de force pour l'imagerie de fluorescence super-résolue. La première application portera sur un système biomimétique permettant d'étudier la dynamique des filaments d'actomyosine contractiles sur les complexes d'adhésion focale associés aux intégrines. La deuxième application consistera à mesurer la dynamique des forces contractiles dans des environnements 2D et 3D, générées par des fibroblastes.

Les matériaux diélectriques sont omniprésents en microélectronique en raison de leur capacité à se polariser. Les matériaux ferroélectriques, avec leur constante diélectrique élevée et une polarisation spontanée, font l'objet de recherches intensives pour améliorer la capacitance locale ou pour créer des dispositifs à capacité négative. La mesure de la polarisation locale est donc essentielle pour approfondir la compréhension de ces matériaux et des dispositifs associés. Le projet POLARYS vise à développer une nouvelle méthodologie pour cartographier directement la polarisation et les densités de charge dans les dispositifs à l'échelle nanométrique. Il deviendra possible de mesurer la polarisation locale dans les matériaux ferroélectriques en fonction de la tension appliquée, ainsi que la constante diélectrique relative des couches minces de matériaux diélectriques. L’idée clé est d’adapter une géométrie particulière des nanostructures en incorporant une électrode flottante reliant les matériaux d'intérêt à un condensateur de référence de dimensions nanométriques et d'utiliser l'holographie électronique operando pour cartographier quantitativement le potentiel local lors de l'application d'une tension. Les études seront réalisées sur des nanostructures dédiées combinant des matériaux diélectriques et des matériaux ferroélectriques, et seront comparées à des mesures électriques macroscopiques avancées. Le consortium implique trois laboratoires : CEMES Toulouse), C2N (Palaiseau) et LNO-SPEC-CEA (Saclay). Le projet est divisé en quatre work packages (WP) - WP0 (Resp. C. Gatel - CEMES) est lié à la coordination du projet. - WP1 (Resp. J.-B. Moussy, LNO-SPEC) est consacré à la croissance de différents diélectriques (DE) et de couches d'oxyde ferroélectrique (FE) épitaxiées, qui seront incorporées avec des électrodes (M) dans des systèmes modèles et complexes pour les WP2 et WP3. Nous considérerons deux systèmes appropriés à l'approche originale de POLARYS : des systèmes diélectriques amorphes à constante diélectrique adaptée M/DE1/M/DE2/M et des systèmes ferroélectriques entièrement épitaxiés M/DE/M/FE/M. Des configurations d'iso-épaisseur et d'iso-capacité seront élaborées. En fonction des résultats obtenus, les systèmes seront adaptés à des études plus complexes ou plus originales, telles que celles sur la capacité négative. - WP2 (Resp. S. Matzen, C2N) concernera la caractérisation électrique avancée des films et des dispositifs élaborés dans le WP1 qui seront étudiés par holographie électronique operando dans le WP3. Les films DE et FE seront d'abord caractérisés électriquement individuellement par microscopie à force atomique (AFM) afin d'étudier l'homogénéité locale de la résistivité électrique, et en utilisant la microscopie à force piézo-électrique (PFM) pour étudier l'arrangement local de la polarisation électrique dans les couches ferroélectriques. Les structures élaborées dans le WP1 seront structurées en micro-condensateurs et la réponse électrique des dispositifs, y compris les mesures de capacité et de polarisation, sera mesurée à l'échelle macroscopique. L'image locale et l'étude diélectrique globale des dispositifs seront des éléments importants pour les études TEM (WP3). - WP3 (Resp. M. Hÿtch, CEMES) est dédié à la cartographie des propriétés électriques locales par holographie électronique operando. En utilisant l’expertise unique développée au CEMES depuis plusieurs années, les nanodispositifs élaborés et caractérisés macroscopiquement dans les WP précédents seront préparés spécifiquement et connectés électriquement avant d'être étudiés par holographie électronique operando et par des méthodes TEM complémentaires. L'analyse des cartographies du potentiel électrostatique à une résolution inférieure au nanomètre associées aux simulations numériques par éléments finis et la comparaison avec les mesures du WP2 permettront d'évaluer les incertitudes et les limites de cette nouvelle méthode de métrologie.

Pour les futurs détecteurs de particules il faudra intégrer des sous-détecteurs internes, ce qui permettra la reconstruction précise des trajectoires des particules chargées, proches du point d'interaction. Dans les collisionneurs e+e- (par exemple l'ILC), nous envisageons de simplifier les détecteurs de pixels MAPS (Monolithic Active Pixel Sensors) déjà proposés, et qui sont basés sur trois transistors et une photodiode, en les réduisant à un seul transistor (1T). De plus, des améliorations drastiques de la résolution spatiale peuvent être apportées en réduisant la taille des pixels à moins de 1 µm2. L'autre avantage est la possibilité de résoudre des multiplicités, soit plusieurs impacts dans un seul pixel, ce qui peut se produire dans des pixels de dimensions plus élevées. Pour ce nouveau concept de pixel, nous voulons réaliser une boîte quantique Ge dans un pixel 1T, qui à la fois collecte les charges générées le long de la trajectoire d’une particule chargée dans le volume du pixel et aussi qui module le courant de lecture permis par le transistor (1T). Avec le projet bottom-up CEA, en 2020-2021 (maintenant terminé) nous avons étudié l'épitaxie UHV/CVD de Ge sur Si comme première étape pour une structure NMOS. Une croissance 2D de Ge sur substrat de silicium a été obtenue, avec une couche finale de Ge de 20 nm présentant une très faible rugosité (0,25 nm), malgré la présence de dislocations à l'interface Si/Ge générant des défauts d'empilement dans l'épaisseur de la couche. Récemment, l'équipe C2N SEEDs a également démontré la faisabilité de structures sandwich Si (25nm)/Ge (21nm)/Si avec une composition en Ge jusqu'à 95% et avec une diminution de la densité de défauts dans la couche de Ge. Des études de mélange du Si dans la couche Ge et vice-versa, dues au recuit thermique seront nécessaires pour évaluer la compatibilité du Ge enterré dans le substrat avec un procédés CMOS, que nous devrons définir. Nous prévoyons également d'utiliser des diélectriques de grille comme le HfO2 pour réduire le budget thermique. La R&D sur la technologie et les matériaux nécessaires à la réalisation de ce dispositif devrait prouver la faisabilité pratique de ce pixel déjà simulé au niveau dispositif il y a cinq ans. Des matrices de pixels prototypes fabriquées au C2N pour le substrat et au LAAS pour le procédé MOS seront caractérisées afin de connaître leurs performances en tant que détecteur de particules chargées et de photons X à l'étape finale de ce développement.

Le projet 2DTherm s'attaque à la possibilité d'utiliser la spectroscopie Raman de matériaux bidimensionnels pour servir de sondes de température absolue à l'échelle nanométrique pour le développement de l'électronique de puissance en SiC et GaN. En effet, les densités de courant sont telles que la température locale peut atteindre jusqu'à 350°C dans certaines conditions de fonctionnement de ces dispositifs. Sonder la température locale est donc un élément crucial car elle a un impact important sur leur durée de vie, les mécanismes de dégradation et les performances des dispositifs. Cependant, l'approche conventionnelle par simulation thermique et cartographie infrarouge montre ses limites car elle ne mesure que les gradients de température. Nous proposons ici qu'en utilisant des matériaux 2D placés en surface des dispositifs, des mesures de température absolue et très précises soient possibles grâce à la technique Raman (en utilisant le rapport des pics Stokes/Antistokes ou la position des pics Stokes). Comme preuve de concept, nous proposons d’appliquer notre technique à la dernière génération de dispositifs de puissance de STMicroelectronics. Pour ce faire, le consortium mettra en œuvre les matériaux 2D les plus intéressants en termes de dépôt (PLD, CVD...), transfert sur transistor (tampon local, pick and place, spray), signature Raman et propriété électrique et thermique, et ceci sur puces nues et transistors en boitier plastique désencapsulé. Les mesures de températures absolues locales permettront à terme de corriger les simulations thermiques, affiner au mieux les modèles électrothermiques des transistors pour assurer les performances des systèmes dans un souci de fiabilité, de coût et d’économie d’énergie (dimensionnement des systèmes de refroidissement) pour une électronique plus verte.

Les matériaux quantiques corrélés (CQM) englobent une grande variété de systèmes de matériaux dans lesquels les corrélations électroniques et/ou la topologie produisent une physique exotique, tels que les supraconducteurs non conventionnels, les composés multiferroïques, ou de nouveaux ordres magnétiques et électroniques. L'ingénierie de ces matériaux à l'aide d'hétérostructures en couches minces est un moyen prometteur d'adapter ces propriétés. La caractérisation spatialement résolue des divers ordres (par exemple, charge, réseau, orbitale, spin) présents dans ces CQM est crucial pour guider cette ingénierie. Cependant, une telle caractérisation, notamment à une échelle sub-nanométrique ou une résolution atomique, requis pour les nanomatériaux ou les films minces, n’est pas encore établie. Dans ce projet, nous visons à tirer parti de plusieurs avancées techniques pour repousser ces limites ; nous tirerons parti des techniques de microscopie électronique à transmission à balayage (STEM) et de spectroscopie (par exemple EELS) à basse température et haute résolution. L'équipe de FR. utilisera le STEM à basse température donnant accès à une large gamme de phases électroniques qui émergent lors du refroidissement des QCM telles que les ordres de charge. Plusieurs développements seront mis en œuvre pour maintenir la résolution spatiale lors de la (micro-)spectroscopie STEM-EELS. Pour établir et tester ces développements, des films minces de manganites ou de cobaltates (croissance par l'équipe de HK et aussi du partneaire de TU-WIEN) dans lesquels les ordres de charges, spins et orbitales, sont relativement connus seront d'abord étudiés en tant que « preuve de concept ». De plus, nous rechercherons des membres supplémentaires des supraconducteurs à base de nickelâtes, récemment découverts par l'équipe de HK, avec la présence possible de phases intriquées.

Pour évoluer dans leur environnement volatil, les mammifères font constamment appel à leur odorat. L'odeur peut être vue comme un signal chimique converti par le cerveau en un signal électrique lui-même traduit en perceptions et en émotions. Cette vue simpliste n'est pas représentative du puzzle moléculaire impliqué. Le début de cette cascade d'événements est en soi un défi à comprendre et se situe au niveau de l'interaction des odorants avec nos récepteurs olfactifs (RO), portés par les neurones olfactifs citués la muqueuse olfactive. Il est maintenant bien établi que les RO, en plus d'être essentiels dans la perception des odeurs, jouent un rôle dans les processus développementaux et physiologiques. Ils ont été trouvés dans d'autres tissus tels que le cancer du poumon/de la prostate, les cardiomyocytes et les cellules des tissus rénaux ou les mélanocytes primaires suggérant une action plus large et un fort potentiel pour devenir des cibles thérapeutiques. Le mécanisme moléculaire exact par lequel ils accomplissent leur fonction est très méconnu et nécessite des informations à l'échelle atomique qui font actuellement largement défaut. Il s'agit d'une famille de protéines sous-étudiée bien qu'elle représente près de la moitié des grands membres de la famille des récepteurs couplés aux protéines G (GPCR), principalement parce qu'il n'y avait, jusqu'à très récemment, aucune structure expérimentale publiée de RO de mammifères. Le principal obstacle à la résolution de ce défi est le manque d'expression des RO au niveau de la membrane des modèles cellulaires eucaryotes et procaryotes conventionnels actuellement utilisés pour la production de protéines. Ce projet vise à fournir une solution in cellulo/in silico originale pour répondre à ce besoin non satisfait. Comme modèle d'étude, je m'appuierai sur une percée récente grâce à laquelle nous avons réussi à concevoir des séquences de RO "consensuelles". Cette stratégie de stabilisation, bien établie pour d'autres familles de protéines mais pas chez les RCPG, et distincte de la thermostabilisation classique, stipule qu'un acide aminé conservé à un certaine position dans une famille de protéines contribue davantage à la fonction de la famille qu'un acide aminé aléatoire. Les "consensus" RO ont montré des niveaux d'expression comparables aux RCPG non olfactifs structurellement élucidés. En combinaison avec les progrès récents dans les méthodes d'élucidation structurelle des protéines, nous avons pu résoudre les premières structures expérimentales de RO de mammifères. Nous savons maintenant que les RO possèdent des structures uniques au sein de la famille des RCPG qui régissent probablement leur fonction. Cependant, les paramètres donnant au "consensus" RO leur haute expression à la surface cellulaire ou une description complète du mécanisme dynamique de liaison du ligand aux RO et de leur activation reste à établir. Grâce à ces "consensus" RO très fonctionels et ces premières structures OR expérimentales, WhoNose établira d'abord une voie assistée par ordinateur pour comprendre les caractéristiques de la séquence clé contrôlant l'expression des RO et obtenir une expression de haut niveau de OR dans les lignées cellulaires conventionnelles. Deuxièmement, nous explorerons leur pharmacologie et leur mécanisme d'activation qui sont uniques au sein de la famille des RCPG. Le projet apportera de nouvelles connaissances sur les mécanismes généraux régissant la fonction de ces récepteurs essentiels, débloquera de nouveaux projets de recherche transdisciplinaires et trouvera de multiples applications dans les secteurs de l'alimentation, de la parfumerie, de la cosmétique et de la santé.

La résistance à l'insuline (RI) joue un rôle majeur dans la physiopathologie du diabète de type 2 (DT2) dû à un phénomène appelé lipotoxicité. En cas d’obésité, les acides gras (AG) en excès s'accumulent dans les tissus périphériques et sont métabolisés en dérivés sphingolipidiques comme les céramides (Cer). Les Cer sont principalement synthétisés de novo à partir du palmitate pour donner différentes espèces de Cer qui varient selon la longueur de l’AG qui est greffé sur la sphingosine par des Cer synhases. Les C16:0 et C18:0Cer sont les espèces les plus actives pour modifier la sensibilité à l'insuline musculaire. Alors que le rôle des Cer produit de novo est bien établi, les Cer extracellulaires pourraient également agir comme signaux cellulaires non autonomes pour modifier les fonctions des myotubes. Il a été montré que les espèces C24Cer, qui n'ont pas de propriétés de RI, transportées par des lipoprotéines de faible densité (LDL) peuvent inhiber la signalisation à l’insuline dans les myotubes par un mécanisme inconnu. Nous envisageons donc d'étudier les mécanismes d'action de ces Cer circulants dans le développement de la RI dans les myotubes. Nos résultats préliminaires suggèrent que les LDL-C24-Cer agissent négativement sur la réponse insulinique musculaire après leur recyclage intracellulaire en d’autres espèces de Cer (C16 :0 et C18 :0). Ce projet combinera des approches biochimiques et moléculaires utilisant des analyses lipidomiques, des précurseurs deutérés pour suivre le métabolisme des Cer et des adénovirus shRNA et la technique CRISPR pour analyser les voies de signalisation impliquées dans le métabolisme et l’action des LDL-C24Cer par les myotubes. Ce projet pourrait ouvrir de nouvelles perspectives pour lutter contre le développement de la RI en comprenant mieux les mécanismes impliqués dans l'exposition chronique des cellules aux Cer circulants transportés par les LDL.

La photosynthèse est limitée par le cycle de Calvin-Benson (CBC), réalisant la fixation de carbone. Le CBC est décrit comme impossible à améliorer car l’Evolution aurait déjà sélectionné la meilleure fitness possible, dans l’environnement actuel. Cependant, l’hypothèse d’une fitness maximale différente n’a jamais été écartée. Nous allons examiner cela par une approche de biologie synthétique. Premièrement, nous analyserons l’espace de séquences naturel et en inférerons les séquences ancestrales d’enzymes sélectionnées du CBC. Ensuite, nous évaluerons in vivo la fitness de CBC artificiels en remplaçant les versions endogènes d’enzymes du CBC par leur versions ancestrales. Cela sera réalisé en parallèle dans deux châssis bien caractérisés, l’algue verte eucaryote Chlamydomonas reinhardtii et la cyanobactérie Synechocystis PCC 6803. Enfin, ces protéines ancestrales serviront de base à une évolution dirigée. Nous pourrons ainsi étudier l’évolution du CBC en la reconstruisant.

Une question des plus intrigantes dans l’apparition de l’atmosphère oxygénée est comment la photosynthèse oxygénique a évolué, probablement à partir d'une photosynthèse anoxygénique à base de soufre. Les cyanobactéries primitives “ont inventé” la photosynthèse oxygénique et dans l’océan primitif encore faiblement oxygéné, elles étaient capables de réaliser à la fois la photosynthèse oxygénique et anoxygénique. Certains des mécanismes biochimiques qui leur ont permis de changer de métabolisme en fonction des conditions environnementales sont encore présents chez les cyanobactéries modernes. Par exemple, la protéine D1 du centre réactionnel du Photosystème II peut être remplacée par une isoforme D1 phylogénétiquement ancienne lorsque les cellules sont exposées à un faible taux d'oxygène. En outre, une nouvelle hémoprotéine appelée Tll0287 a été trouvée exprimée uniquement avec la protéine D1 induite par un faible taux d'oxygène dans la cyanobactérie thermophile Thermosynechococcus elongatus. Largement répandue chez les cyanobactéries, tll0287 se trouve dans le même opéron qu'une autre ancienne protéine, la sulfure-quinone oxydoréductase (SQR), une enzyme qui catalyse l'oxydation du sulfure alimentant les électrons dans l'appareil photosynthétique. Ces résultats suggèrent un lien, actuellement inconnu, entre le PSII exprimant l’isoforme de D1 exprimée en faible teneur en oxygène et l'exposition au sulfure. PhotoSULF vise à étudier et comprendre les mécanismes de régulation qui permettent à la photosynthèse de se produire en présence d’une faible teneur en oxygène et en présence de sulfure en utilisant une combinaison de techniques de biochimie, de biophysique et de biologie moléculaire. La compréhension de ces mécanismes est importante pour comprendre l'évolution de la photosynthèse, en particulier le commutateur biochimique inconnu qui a permis la transition entre les métabolismes anoxygénique et oxygénique chez les cyanobactéries.

La médecine personnalisée repose sur la biologie médicale dont le but est de définir le profil métabolique de patients afin d'adapter leur traitement et de minimiser les effets secondaires. Ces profils métaboliques sont constitués d'un ensemble de biomarqueurs, qui permettent de diagnostiquer précocement des maladies comme le cancer et d’établir des pronostics vitaux. Ce projet vise à développer un nouveau biocapteur basé sur des nanopores hybrides et la détection électrique à l’échelle de la molécule unique pour identifier et quantifier des biomarqueurs peptidiques impliqués dans des maladies humaines comme le cancer ou les coagulopathies. En utilisant un nanopore protéique modifié et inséré dans un nanopore solide, ce projet propose de détecter spécifiquement des peptides différant par un seul acide aminé ou une modification post-traductionnelle, à partir de sérum de patient et à très faible concentration. Le canal protéique sera modifié afin d'augmenter la spécificité de détection des peptides. Le nanopore hybride permettra de faire des mesures stables sur des durées plus longues que le système de bicouche lipidique traditionnel, augmentant la limite de sensibilité de détection.

La manière dont les cellules s’adaptent à leur charge de sécrétion fixe une frontière tenue entre physiologie et pathologie. Le réticulum endoplasmique (RE) induit pour cette adaptation une signalisation spécifique : la réponse aux protéines mal repliées (UPR). L'UPR, adaptative, préserve les fonctions du RE. Mais elle peut aussi éliminer de manière préventive les cellules jugées en échec (UPR terminale). Le but d’ERXCUE est de donner une vision intégrée des liens existant entre métabolisme redox et UPR. Notre hypothèse étayée est que le degré d’inactivation des voies thiol-redox, en particulier celles du glutathion (GSH) et de la thioredoxine (TXN), est l’un des paramètres décidant d’une UPR terminale. Ce mécanisme pourrait être contrecarré par les cellules cancéreuses pour survivre ou au contraire exacerbé dans des pathologies comme le diabète. Notre objectif est i) de décrire comment le métabolisme thiol-redox est réorganisé au cours des réponses adaptatives ou terminale ii) de tester l’importance de ces régulations pour le destin cellulaire et iii) de révéler les mécanismes (redox) impliqués afin d’explorer de possibles contrôles métaboliques croisées. Pour ce faire, nous combinerons l'expertise de trois équipes, en intégrant des approches de biologie cellulaire, de protéomique et de métabolomique. ERXCUE tirera parti d'un modèle génétique de stress RE, permettant de bénéficier de conditions éprouvées d'UPR adaptative et terminale et d'identifier, pour chacune, des modifications "signatures" affectant les systèmes du GSH et de la TXN i) au niveau protéique (expression/état redox) et ii) métaboliques (NAPDH, précurseurs et sous-produits du GSH…). Leur pertinence fonctionnelle testée, les mécanismes impliqués seront recherchés parmi les fonctions connues du système GSH/TXN et grâce à l’identification de nouvelles cibles grâce à l'analyse du redoxome. Nous chercherons enfin à déterminer si les mécanismes décrits sont conservés dans un modèle de cellules de myélome

La membrane plasmique (MP) et la paroi cellulaire végétale forment ensemble un continuum qui se comporte comme une barrière dynamique contre les menaces environnementales. Les propriétés de la MP et de la paroi ont été étudiées indépendamment pendant plusieurs décennies, mais de plus en plus de données tendent à montrer qu'un dialogue continu entre la MP et la paroi a lieu, la machinerie intracellulaire jouant le rôle de conciliateur. LOOPIN est un projet multidisciplinaire combinant la génétique, la biologie moléculaire, la biologie cellulaire et la glycochimie qui répondra à la question de recherche clé suivante : quelles négociations moléculaires sous-tendent la régulation réciproque entre la membrane plasmique et la paroi? La stratégie originale de LOOPIN est basée sur mes récentes découvertes qui suggèrent (i) qu’il existe une étonnante diversité d'oligosaccharides dérivés de la MP (OS-like) et de la paroi (OS) (ii) et que les OS et OS-like peuvent agir comme des messagers permettant d’établir un dialogue entre la paroi, le feuillet externe de la MP et la cellule végétale afin que cette dernière ajuste sa réponse aux conditions environnementales. Le défi est donc de déchiffrer les messages codés par les OS et OS-like impliqués dans la régulation des interactions paroi/MP et de comprendre comment ils contrôlent le développement. Le projet est composé de trois axes visant à (i) Mettre en place des approches biochimiques et de biologie cellulaire pour étudier le rôle des OS et OS-like dans l'interaction paroi/MP, (ii) Identifier les OS et OS-like impliqués dans cette interaction et (iii) Décrypter les voies de signalisation déclenchées par les OS- et OS- sélectionnés. L’angle d’attaque du projet LOOPIN est sans précédent et devrait révolutionner notre vision de la façon dont les cellules végétales régulent la dynamique du continuum exocellulaire.