Projects

DREAM will provide Mediterranean growers with a new cultivation approach for fruit production, with the aim to improve small farms’ resilience to climate change (CC), promote biodiversity, reduce waste and pollution as well as economic stability. The DREAM agroecosystem will be characterized by the following basic principles which go beyond conventional agricultural systems: i) a multi-variety orchard, with different, scalar fruit varieties, blooming and ripening at different times during the season and exploiting a range of genetic resistances to biotic and abiotic stressors; ii) consociation with a cover crop mixture, able to prolong blooming, increase soil nutritional and water status, attract natural enemies and repel phytophagous insects; iii) adoption of Regulated Deficit Irrigation (RDI) protocols aimed at increasing the system water use efficiency (WUE) as well as improving fruit quality. The agroecosystem will be managed using the “Integrated Pest and Pollinator Management paradigm” (IPPM), a new approach that aims to enhance Integrated Pest Management (IPM) compatibility with crop pollination management, thus integrating resistant varieties to biocontrol agents (natural antagonists) and bioactive natural compounds, while leaving chemical application as the last option. The new agroecosystem will be co-designed with the help of local living labs so to adapt it to local environmental economic and social conditions in three fruit producing areas: Italy and Morocco, where apple will be tested and Spain, where pear will be tested, thus reflecting the local fruit economy. (WP1). In each site, the performance of the new agroecosystem will be tested in terms of: i) physiological efficiency; ii) yield and quality of the production; iii) above and belowground biodiversity level; iv) soil fertility (WP2). Its sustainability will be assessed in terms of farm economic stability and environmental sustainability (WP3). Furthermore, specific marketing strategies for the diversified products derived will be proposed while farmers acceptance as well as consumer perception of the derived products will be assessed (WP4). Dissemination and communication as well as end-user training through specific technology transfer solutions will be carried out in collaboration with the living labs and the end-user associations from both Mediterranean shores (WP5). DREAM responds to the challenges and scope of the topic 2.2.1 as it will develop a novel cultivation approach, to adapt the small farming systems to climate change, increase farmers incomes as well as their ecosystem services and biodiversity. This new approach, particularly suited to small farm holdings, will enhance functional biodiversity and the beneficial synergies among the different species (i.e. trees, herbaceous crops, pollinating insects, soil microbiome). It will promote the use of a low level of inputs such as water, fertilizers and chemicals, reducing environmental pollution. Thanks to the natural resistances of the fruit genotypes and their scalar vegetative cycle, it will allow a diversified production as well as a higher resilience to extreme weather events such as frost, hailstorms and heat waves as well as to biotic stressors. The project will follow a multi-actor approach as growers, fruit cooperatives and consultants as well as consumers with special attention to women and youth will be involved in living labs to actively contribute to the design, adaptation and possible adoption of the DREAM agroecosystem in the different sites, based on their needs and experience. Studies on consumer acceptance and on alternative marketing strategies for the derived niche products will be conducted to guarantee higher revenues for the growers and an improved economic stability at farm level.

Quantum technology for quantum computing builds on a deep understanding of the fundamental phenomena underlying the quantum properties as well as of the phenomena limiting the qubit performance. In addition, the chosen materials need to offer a real potential of scalability and reproducibility, as in the case of silicon and CMOS compatible materials. The aim of SIQUOS is to realise and study a Si gatemon qubit, a gate tuneable transmon qubit composed of a Si Josephson field-effect transistor (JoFET) coupled to a microwave resonator. It represents a valid integrable and scalable alternative to fully metallic superconducting qubits. SIQUOS will focus on the Si JoFET, i.e., a Si transistor with superconducting source and drain (S&D) contacts, whose non-dissipative supercurrent can be modulated by an electrostatic gate. CMOS-compatible metal silicides and heavily boron (B) doped Si will be used as the superconducting S&D contacts. A comprehensive investigation of the superconductor/Si (S/Sm) interface by means of structural, chemical and low-temperature electronic transport characterisation will be performed. The first and foremost objective of SIQUOS is to optimise the S/Sm interface transparency so as to allow for the transfer of correlated charge carriers from the superconducting contacts into the Si channel and to reach large, reproducible supercurrents. The second objective is to realise superconducting Si transistors, demonstrating the gate tuneability of the Josephson supercurrent. Thereupon, the third and final objective is to integrate Si JoFETs in a transmon geometry including on-chip capacitors and resonators, and to realise the manipulation of quantum states in Si-gatemon devices. Additionally, the quantum performance of individual qubits will be measured when coupled to a limited number of other qubits to anticipate more complex quantum circuits. The control of the qubit properties in a scalable technology, and therefore the potential to directly assemble a large number of qubits in a functional quantum circuit, is an added major outcome of the project. To achieve its successful realisation, SIQUOS relies on a multidisciplinary consortium with expertise in material and characterisation science, process integration and quantum nanoelectronics.

The characterization and classification of multipartite entanglement is crucial for the investigation of many-body systems, foundational problems and quantum technologies. A central goal is to discover robust, experimentally accessible criteria to witness and explore the many facets of quantum correlations. Multipartite entanglement provides formidable challenges arising from the exponential increase of the HIlbert space dimension with the number of the quantum system constituents. For instance, the full classification of multipartite entanglement is missing in the literature, and the possibility to witness the classes of entangled states allowing quantum advantages in different quantum information applications is still largely unexplored. This collaboration puts together several European leading groups that have extensive experience in studying bipartite entanglement and in manipulation of quantum matter. Here we intend to focus our efforts on the study of the multipartite case. The experimental groups have substantial infrastructure permitting the use of ultra-cold atoms and their detection. The techniques include: coherent spin manipulation, atom chips, Bose-Einstein condensates, atom interferometry and arrays of optical tweezers. The experimental groups have already developed powerful atom detection techniques with: high quantum efficiency, a capacity for multiple atom detection, higher order correlations and good spatial resolution, all of which will be used to develop experimental protocols for witnessing multipartite entanglement. A crucial asset in the project is the dedicated collaboration of two theoretical groups to guide the exploration of the many possible experimental strategies to make these characterizations. The high degree of experimental control and detection efficiencies will permit the evaluation of the Fisher information and other multipartite entanglement witnesses based on the measurement of collective variables with unprecedented accuracies. Important efforts will be dedicated to investigate novel quantifiers specifically tailored to the experimental platforms created in this project which will bring a novel classification of multipartite entanglement based on the Dyson rank. The successful completion of this project will provide to the community a deeper understanding of multipartite entanglement and its relation with fundamental and technological applications.

Over the past two decades the nitrogen-vacancy (NV) center in diamond has been used to demonstrate and develop a variety of sensing protocols for static magnetic and electric fields, pressure, temperature, fluctuating fields, etc. Large corporations and start-ups are currently bringing NV sensors to the next technology-readiness level. However, it has also become apparent that such devices suffer from certain shortcomings, in particular for sensing at very high magnetic fields (>1 Tesla) and high stresses (> 100 GPa). These drawbacks could be overcome using group-IV-vacancy centers in diamond, in particular SiV, GeV, and SnV complexes. The goal of the project is the development of diamond-based quantum sensors for sensing at high magnetic fields and high stresses, which can be generally called “sensing at extreme conditions”. At the core of the project is the fabrication of shallow group-IV-vacancy centers with superior optical and spin coherence properties. Preliminary estimates demonstrate that, depending on exact experimental conditions, with appropriate defect engineering, coherence times could be increased by two orders of magnitude beyond what is currently achievable. Advances in engineering will be supported by theoretical work that will provide guidance and insights into the fundamental limits of optical and spin coherence times of group-IV-vacancy complexes. These centers will then be used to demonstrate two proof-of-concept sensing protocols beyond the limitations of NV-center-based technologies: (i) quantum magnetometry at Tesla-range magnetic fields; (ii) quantum sensing at stresses >100 GPa. For the latter, we aim at the measurement of the magnetic field, as well as the entire stress tensor and its distribution in the diamond crystal at “extreme” pressures. Along with the experimental demonstrations of these protocols, the work in the project will yield new knowledge about fundamental properties of point defects in extreme conditions, expanding the general knowledge of diamond as a quantum material. Fundamental aspects of defect physics will be investigated via a very close collaboration between theory and experiment.

Background: The EU Green Deal through the Farm to Fork and Biodiversity 2030 strategies aims to make Europe a climate-neutral continent by 2050 while ensuring food security. Achieving this ambitious objective will require the adoption of sustainable agricultural soil management practices. Management of agro-ecosystems to enhance both soil and subsoil organic carbon (SOC) storage could potentially be a strategy to mitigate climate change by reducing increases in atmospheric carbon dioxide (CO2) concentration. However, long-term SOC storage is dependent on many factors, especially the interactions with other nutrients. The coupled Carbon-Nitrogen-Phosphorus cycles mediates soil organic matter formation and turnover. Soil phosphorus (P) is a key nutrient for crop growth and P limitation can reduce plant and soil microbial biomass a?ecting SOC sequestration. In vitro studies have shown that the current agronomic optimum soil P concentration signi?cantly reduces nitrous oxide, a potent greenhouse gas (GHG) emissions, soil nitrogen (N) mineralisation, N immobilisation and improves prediction of C ?uxes. In particular, the gross rates of elemental transformations in soil are only poorly understood. Varying P level impacts on microbial composition and activities which are predicted to control speci?c transformation pathways within the C and N cycles in soil in?uencing the stabilisation of GHG emissions, SOC and nutrients. While the stoichiometric constraint of P on plant growth is known, the e?ects of this constraint on other soil processes at di?erent P levels is uncertain, particularly in relation to GHG emissions and N and C cycling. A number of long term P experiments in the EU and New Zealand will be utilised to investigate soil P availability on SOC sequestration and GHG emissions and CN cycling in soils. Overarching aim: ICONICA seeks to quantify the e?ect of P availability on soil C sequestration, N cycling, GHG emissions and associated soil microbial processes within managed grassland and arable systems in order to identify mechanisms for SOC and N sequestration. Data generated by ICONICA will be used to identify optimal soil P levels for SOC sequestration, minimizing GHG emissions, while maintaining crop yields from various agricultural soils. Speci?c objectives: ICONICA will employ a unique set of long term P fertilisation trials from ?ve countries, including a range of P treatments, to establish the relationship between long term P availability and (i) soil C:N:P stoichiometry, (ii) SOC stocks (SOC fractions, OM decomposability), (iii) microbiologically mediated gross nutrient transformations in grassland and arable soils with respect to SOC (iv) GHG emissions, (v) model management practices that minimize GHGs and increase SOC stocks. We hypothesize that the e?ect of soil P availability on SOC and N turnover depends on soil nutrient conditions (C:N:P ratio). We hypothesize that 1) at high soil P availability GHG emissions, in particular N2O, are increased due to increasing microbial demand for N,and 2) SOC turnover and N cycling will increase, as a result of elevated P, thus reducing the potential for SOC sequestration. The project will combine soil CNP characterisation with soil biological characterisation of long term P experiments, stable isotope tracing and modelling, soil microbial functioning. The data will be used to parameterise a CNP model to identify the optimal soil P level from a soil carbon, GHGs and agronomic perspective. Impact: An improved understanding of soil P availability on soil C and N storage, and cycling mechanisms, will provide knowledge for improving soil management practices aimed at increasing carbon sequestration and reducing GHG emissions. The project will identify the optimal soil P level to optimise SOC accumulation, GHGs and crop yields.

Le projet UPSACLAY@ANR_CSTI20, intitulé « réenchanter la perception de la science », vise à mettre en valeur par des actions de médiation scientifique et de communication les 42projets ANR portés par les scientifiques de plusieurs établissements et organismes: Université Paris-Saclay, INRAE, Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay, ONERA, IOGS (Institut d’Optique Graduate School de Palaiseau), CentraleSupélec, Université d’Evry-Val d’Essonne (UEVE), UVSQ, AgroParisTech. Piloté par l’Université Paris-Saclay, avec la Diagonale (direction culture, arts, sciences, société), le projet consiste à construire avec les porteurs (et leur équipe le cas échéant) des actions adaptées à leurs thématiques et envies (écriture, BD, face public, son, vidéo, etc) avec un volet formation. Les actions envisagées avec des professionnels de la médiation et communication sont nombreuses, et peuvent entrer dans ces catégories: - reportages vidéo, certains en direct - écriture d’articles de vulgarisation - communication via nos établissements - face public scolaire ou grand public - formations préalables. Avec ce panel d’actions (et d’acteurs professionnels identifiés) notre projet permettra aux porteurs et leurs équipes de trouver le bon format. En outre, nous envisageons des actions groupées par laboratoire et/ou thématiques quand cela sera possible, ou éventuellement en regroupant plusieurs thématiques selon certains enjeux de société . Ce projet est cohérent avec la stratégie de l’Université Paris-Saclay en science-société ainsi que des partenaires. Il complète parfaitement la stratégie du label SAPS et des actions du projet PIA4 ExcellenceS et se place dans la continuité du projet UPSACLAY@ANR_CSTI1819. Notre projet est elaboré avec une forte coordination avec le CNRS Délégation de Gif-sur-Yvette, puisque de nombreuses UMR sont communes. Outre notre participation mutuelle à nos comités de pilotage, nous allons mener des actions conjointement.

Wheat is an essential source of human calories and also provides substantial amounts of proteins, vitamins, fibre and phytochemicals. Much of the wheat grown globally is derived from a narrow genetic base, relative to the genetic resources available within germplasm repositories. Considering climate and legislative challenges, loss of biodiversity, geo-political conflicts, shifting diets and population trends, we need to rethink European wheat production practices and harness wheat’s underutilised genetic diversity to deliver sustainable food supplies into the future. The EU Green Deal challenges farmers to significantly reduce chemical crop inputs by 2030, but will also unlock the opportunity to better maintain and exploit ecosystem biodiversity to support sustainable crop production. By enhancing our understanding of the functional significance of wheat genetic diversity at the ecosystem level, including an in-depth assessment of the complex interplay between wheat and its host ecosystems, we can build new ideotypes that will enhance the resilience of the primary crop production system within the EU. The actions of WheatSecurity will underpin yield stability, mitigating the risk of yield loss from biotic/abiotic stress, exacerbated in many cases due to climate change. To achieve this, WheatSecurity will harness genetic resources and agrobiodiversity in order to increase the resilience and sustainability of wheat production in traditional and non-traditional wheat growing microclimatic zones within the EU. Building on the wealth of information available regarding the genetic diversity and performance of bread and durum wheat plus related germplasm, we will capitalise on ongoing national and international initiative to select a germplasm panel representing a broad genetic pool covering agroclimatic adaptation and including tetraploid, hexaploid, diverse and elite genotypes. We will cultivate this diverse germplasm panel in sites across Europe, including traditional and non-traditional wheat growing areas. Within these ring trials, we will assess agronomic performance, quality, abiotic and biotic stress tolerance, as well as interaction with microbial ecosystem components, and conversely the response of wheat’s primary pathogens and their ability to adapt. Network and association studies will be used to decipher the linkages between microbiome diversity and plant performance, testing the hypothesis that it may be possible to support a healthy microbiome adapted to a specific ecological niche based on the genetics of the propagated host varieties. The resilience of diverse wheat germplasm to multiple stress responses, alone and in combination, will be assessed using a combination of high throughput phenotyping under controlled conditions, genome-wide association studies, meta-transcriptomics, and DNA-based microbiome studies of roots, leaves and flowering wheat heads. These studies will enhance our understanding of the resilience of genotypes and haplotypes, and guide the development of ideotypes adapted to specific environmental niches. Varieties selected based on their performance in the glasshouse and field will then be evaluated for field performance at farm level across Europe. This project will increase the reference database of phenotypes and function genotypes for accessions under stressed environments, delineating progenitors that can be used to maximise biodiversity and multi-environment, multi-stress resilience. Thus, this project will improve our understanding of ecosystem functions, enhance our ability to increase the functional genetic diversity base of wheat, thereby enhancing the sustainability of Europe’s food production systems.

Climate change, soil degradation and fertilizer costs threaten food security and agriculture sustainability in Europe. Traditional varieties of crops or landraces are a valuable source of genetic diversity for addressing these challenges. Landraces have been selected for adaptation to local agro-climatic conditions and human uses and could therefore carry favorable alleles for tolerance to abiotic or biotic stresses. However, landraces remain underutilized in modern breeding programs and agriculture because they are poorly characterized, genetically heterogeneous and exhibit limited agronomic performance compared to elite material. Great effort has been recently made to characterize the genotypic variation of thousands of maize landraces but few resources have been mobilized for analyzing their phenotypic variation and genetic diversity for complex traits as tolerance to abiotic and biotic stresses. The project MineLandDiv (Mining Allelic Diversity in Landraces for Tolerance to Abiotic and Biotic stress) proposes to fill this gap by combining different up-to-date genomic approaches, genetic and statistical methods with high throughput phenotyping tools including sensors / metagenomics for fine environmental characterization. MineLandDiv aims at (i) identifying maize landraces and favorable alleles for tolerance to abiotic (heat/drought - cold - nitrogen) and biotic stresses (Corn borer) that could be used to broaden genetic diversity of modern breeding germplasms and (ii) better understanding their resilience to variable environmental conditions. To achieve these objectives, MineLandDiv proposes to: 1. Optimize a collection of 300 maize landraces representative of American and European genetic diversity and adapted to various agroclimatic conditions based on previous knowledge and mid density genotyping data available for more than 1200 landraces. 2. Evaluate, across a large European network, these 300 landraces for different agronomic and physiologic traits with contrasted treatments (well-watered vs water deficit, low vs high nitrogen, early sowing for cold, heat, and corn borer infestation) for studying the effect of these stresses on agronomic performances. We will use high-throughput phenotyping tools (Drones, NIRs), phenotyping platforms and environmental sensors to assess the environmental conditions felt by plants. Because roots and symbiosis with soil microorganisms are essential for nutrient and water uptake, we will phenotype root architecture in an aeroponics platform and characterize soil microorganism content of different trials by metagenomics. 3. Identify genomic regions involved in agronomic performance and tolerance to abiotic stresses by (i) conducting association studies for agronomical, physiological and roots traits as well as environmental variables associated with the landrace collecting sites, by (ii) detecting selective footprints between landraces from contrasting environments. We will genotype DNA pool of 15 plants from each landrace using high density genotyping array (600K). 4. Develop an original DNA pooling targeting sequencing approach to explore allelic diversity in these genomic regions but also candidate genes putatively involved in abiotic tolerance or plant-microorganism interactions for all landraces as well as for a set of inbred lines for comparison. 5. Predict, for a larger number of landraces, agronomic performance and tolerance to abiotic/biotic stresses by calibrating a model based on phenotypic evaluation and deep genomic characterization of these 300 landraces. This project will increase our knowledge about adaptation mechanisms of maize landraces to different agro-climatic conditions. We will identify promising alleles / landraces that could be used to broaden the genetic basis of breeding germplasm for tolerance to abiotic / biotic stresses by releasing new inbred lines or using other bridging/technology approaches.

The second phase of 5G deployment exploits electromagnetic waves (EW) at high frequency, the so-called millimetre-waves (Frequency Range 2 (FR2) from 24.25 GHz to 52.6 GHz). Whether and how these wavelengths could impact developing organisms is poorly known. In this project, we propose to test the impact of 5G FR2 EW on the formation of a sensory organ (SO) in the model insect Drosophila melanogaster and more specifically to analyse their effect on genome stability. The development of Drosophila SO is particularly appropriate for this study as it is very simple, starting from one cell that, after three rounds of cell division, gives 4 terminal cells including a neuron, the whole taking only a few hours. Hence, it is possible to film and analyse at the cellular level the whole development of these organs. The genome is organized in two main domains defined as euchromatin and constitutive heterochromatin (chet). Chet, which is very compact, plays a major role in maintaining genome structure and stability. Chet is highly dynamic during development and is affected by environmental factors such as heavy metal and temperature. The formation of the Drosophila SO was also shown to be sensitive to environmental factors (temperature) and controlled partly by chet. Indeed, genetic perturbation of chet induces the formation of ectopic SO. We thus plan to follow and compare genome organization through visualization of chet during the development of a SO in control conditions and under exposure to FR2 range EW. In addition, we will analyse whether the effect observed could result from EW induced temperature rise. Depending on the results, we will test whether the effect of EW on the formation of these organs is enhanced or reduced by chet perturbation.

Le présent travail de doctorat s’attachera à développer des méthodes d’apprentissage statistiques avec pour objectif d’estimer le niveau et le type d’altération probable d’une œuvre. L’originalité de ce projet réside dans la prise en compte croisée des aspects liés aux altérations/restaurations avec l’histoire sociale des œuvres. Le projet se focalisera sur des peintures modernes et contemporaines en s’appuyant sur le système d’information (SI) que développe actuellement IPANEMA et Pauline Hélou‐de La Grandière dans le cadre des projets NOIRoeS (Nouveaux outils interdisciplinaires pour la restauration des oeuvres de Pierre Soulages ‐ EUR Humanité Création et Patrimoine 2020‐2023, CY Cergy Paris Université) et MIB‐NOIRoeS (Méthode d’Interface et de Base de données pour le projet NOIRoeS, DIM Matériaux anciens et patrimoniaux). Ce SI vise à structurer les informations techniques, historiques et de conservation des œuvres de Pierre Soulages. Un premier objectif de M(IA)2 sera de fournir une lecture aussi complète que possible des données capturées par ce SI. Le projet s’attachera ensuite à proposer une algorithmie adaptée à l’estimation de l’état d’altération d’une œuvre en fonction tant des techniques et matériaux mis en œuvre pour sa conception que de son histoire post‐conception. Les algorithmes d’apprentissage développés s’appuieront sur l’ensemble hétérogène de données capturées par le SI. Les données quasi exhaustives recueillies sur l’œuvre de Pierre Soulages seront complétées par des données plus fragmentaires, mais de portée plus large qu’apporteront les partenaires du projet ainsi que des musées tels que le Centre Pompidou et le Musée national Picassso‐Paris, qui ont exprimé leur intérêt pour ce projet. Ainsi les méthodes développées et les résultats obtenus gagneront en généralité et le risque de surapprentissage sera réduit d’autant. À travers l’analyse de l’état des œuvres les mieux documentées, les méthodes développées viseront à proposer une estimation probabiliste de l’état d’œuvres moins bien, ou moins souvent, documentées. Une fois validées, ces méthodes pourront également être exploitées, à travers la simulation, pour évaluer les risques d’altérations futures d’une œuvre.

L’étude de l’armement médiéval constitue une fenêtre d’analyse de choix pour documenter la circulation des aciers, des techniques ainsi que la complexité et l’étendue des marchés européens. Si les approches matérielles interdisciplinaires menées sur les objets ont déjà montré leur efficacité pour enrichir ces réflexions historiques, leur mise en oeuvre par les sciences archéologiques nécessite souvent la réalisation de prélèvements, rarement autorisés dans le cas de pièces muséales. Afin d’y remédier, ce projet propose une approche méthodologique inédite couplant les analyses structurales (répliques métallographiques, DRX sous rayonnement synchrotron) et de compositions (quantification du carbone et du phosphore par LIBS et dosage de la composition en trace des inclusions non métallique par LA-ICP-MS) peu ou non-invasive sur un lot de pièces d’armures choisies, dans le but d’évaluer de manière représentative la nature et l’origine des fournitures de métal à l’échelle de chaque objet. Les données recueillies participeront à l’élaboration d’un référentiel étendu sur les alliages ferreux employés dans le domaine de l’armement médiéval qui permettra d’éclairer les gestes techniques et les procédés de fabrication, de cibler les provenances des matériaux et la qualité de la mise en oeuvre, et ouvriront la voie à des études interdisciplinaires de grande envergure dans ce domaine.

Certaines collections dont les momies émettent continuellement des composés organiques volatils (COV) parfois incompatibles avec leur conservation ou celle d’autres objets. Alors qu’aujourd’hui il n’existe pas de solutions efficaces pour remédier à ces problèmes de pollutions dans les vitrines de musées, COBRA a pour objectif de concevoir un nouveau type d’adsorbant patrimonial à base de matériaux hybrides poreux de type Metal Organic Frameworks (MOFs). Notre stratégie consistera à sélectionner deux ou trois MOFs avec des propriétés d’adsorption complémentaires de façon à permettre la capture des COV majoritairement émis dans les vitrines de momies. Si nous avons déjà identifié des MOFs adsorbant sélectivement un ou plusieurs COV émis par des momies conservées en vitrine dans les conditions d’humidité ambiante, leurs performances pour la capture des COV n’ont jamais été testées dans les conditions réelles de l’application (conditions hors équilibre dans une vitrine de musée avec une émission continue d’un large spectre de COV). Notre objectif sera donc de valider cette sélection de MOFs afin de mettre en forme un adsorbant dont les performances seront testées dans les conditions réelles de l’application, c’est-à-dire dans des vitrines de momies des musées du Louvre et des Confluences. Les MOFs sélectionnés seront associés à un biopolymère afin de concevoir des adsorbants sous forme de films ou de tablettes de petites tailles et de coûts moindres qui pourront être directement placés dans une vitrine. Si, dans ce projet, nous envisageons de développer un adsorbant efficace et robuste pour un type de collection et un espace d’exposition spécifique (momies et vitrines), COBRA pourrait avoir une portée beaucoup plus vaste puisque ce type d’adsorbant pourrait s’appliquer à d’autres sites et collections patrimoniales.

La contamination saline des matériaux poreux est l’un des principaux facteurs de dégradation des bâtiments exposés à l’environnement naturel mais aussi de nombreux objets patrimoniaux. De nombreux objets archéologiques sorties d’enfouissement présentent une surface fragile, voire soluble dans un milieu aqueux, rendant impossible leur dessalement par bain ou compresse. Le projet DEGEL propose d’explorer la solution alternative d’un dessalement par gel. Il s’agit de développer une nouvelle application et formulation à base des bio-polymères d’agar-agar ou de gomme xanthane en optimisant leur microstructure à des fins de dessalement. Ce nouveau procédé permettra de capturer des sels solubles par l’apport d’une quantité d’eau contrôlée à la surface de l’objet, respectant ainsi les surfaces les plus délicates. Sans danger pour l’utilisateur, ces gels s’inscrivent dans une démarche éco-responsable. Pour cette recherche, l’interdisciplinarité est de rigueur, via un dialogue permanent entre scientifiques, restaurateurs et conservateurs. DEGEL répond à une urgence de restauration tout en décortiquant les mécanismes liant porosité, rhéologie et propriétés de transfert.

L’anomalie d’oxygène-17 (Δ17O) dans les minéraux carbonatés est un traceur émergent, susceptible d’offrir des informations précieuses sur les paléo-environnements, les mécanismes de bio-calcification et l’histoire géologique le la Terre. La mesure précise de Δ17O dans ces carbonates par spectrométrie de masse pose de sérieux problèmes analytiques, mais les progrès récents de méthodes spectroscopiques comme la VCOFCRDS (« V-shaped Cavity Optical Feedbak – Cavity Ring-Down Spectroscopy ») permettent aujourd’hui de contourner ces problèmes. C’est pourquoi la Plateforme Analytique Géosciences Paris-Saclay (PANOPLY) se dotera en 2023 d’un instrument VCOF-CRDS unique au monde, capable de mesurer Δ17 dans le CO2 et les carbonates avec une précision <10 ppm, une simplicité et une rapidité inégalées. Le succès de cette entreprise repose sur le transfert d’un savoir-faire technique des physiciens aux géochimistes et sur l’adaptation des procédures existantes pour tenir compte des exigences de l’analyse géochimique. C’est pourquoi nous proposons de recruter pour 18 mois un(e) post-doctorant(e) ayant toute l’expérience spectroscopique requise pour accompagner l’installation de la VCOF-CRDS à PANOPLY. Ce(tte) postdoctorant(e) sera étroitement associé(e) aux premières applications géochimiques et paléoenvironnementales de la VCOF-CRDS, qui porteront sur la caractérisation du fractionnement 17O/16O à l’équilibre entre eau et calcite, sur l’étude des déséquilibres isotopiques dans les bio-carbonates, sur les reconstructions paléo-climatiques à partir de spéléothèmes, et sur l’évolution de la composition isotopique des océans à l’échelle du Phanérozoïque. Par ce projet, les équipes franciliennes se doteront rapidement du savoir-faire spécifique à la spectroscopie, qui est clairement appelée à jouer un rôle crucial pour la géochimie analytique dans les années à venir.

EXTRAAAAAA vise l’acquisition d’un équipement permettant l’extraction automatisée, reproductible, efficace et rapide de biomarqueurs moléculaires des matrices géologiques, archéologiques et biologiques dans lesquels ils sont préservés. Cet équipement facilitera et fiabilisera la préparation d’échantillons en amont du plateau technique d’analyses des biomarqueurs moléculaires du LSCE, intégré dans PANOPLY et RéGEF. Il sera ainsi possible d’accélérer la préparation de grandes séries d’échantillons et d’améliorer les rendements d’extraction afin de garantir des quantités suffisantes pour des analyses spécifiques (datation par radiocarbone de composés individuels, certification des structures par RMN).

Le projet DATAGLACE a pour objectif l’acquisition d’un spectromètre de masse de rapport isotopique pour analyser la composition isotopique et élémentaire du dioxygène, du diazote et de l’argon dans l’air atmosphérique et plus particulièrement dans l’air atmosphérique piégé dans la glace ainsi que la construction et l’interfaçage d’un nouveau système d’introduction des échantillons pour réduire la facture énergétique et environnementale des analyses. Il ambitionne de renouveler mais aussi d’accroître les capacités et les performances analytiques dans le domaine de la datation des carottes de glace en Ile-de-France sur la seule plateforme de ce type en France et l’une des rares à l’échelle mondiale permettant la datation des carottes de glace tropicale en plus de celles forées dans les régions polaires. Ce projet permettra aussi de nouvelles collaborations en Ile de France via le développement de plusieurs études structurantes avec un caractère innovant comme par exemple la datation des micrométéorites, l’étude des pillows lavas conservées dans une calotte non polaire et la documentation de l’évolution environnementale et climatique en parallèle à l’évolution de l’espèce humaine au cours du Quaternaire. Ce projet rassemble cinq laboratoires membres du DIM PAMIR ainsi que l’IGE avec qui le LSCE collabore étroitement via la plateforme analytique PANDA pour l’analyse des carottes de glace. Ce spectromètre et le système d’introduction associé, installés au LSCE, seront opérés par un technicien supérieur ayant une expertise reconnue dans le domaine. En plus des co-porteurs du projet (GEOPS, HNHP, IMPMC, IJCLab, LGP, IGE), cet équipement, inscrit dans la plateforme analytique PANOPLY, sera ouvert à d’autres applications sur le mode de la collaboration ou du service dans le temps disponible.

Les méthodes chromatographiques couplées à la spectrométrie de masse permettent d’analyser en une seule manipulation des mélanges complexes. Cependant, les composants (protéines, colorants, triacylglycérols, …) contenus dans les objets du patrimoine sont difficilement analysables à l’état natif par chromatographie en phase gazeuse (GC) puisque cette méthode oblige à une modification des produits avant analyse. La chromatographie en phase liquide est une solution alternative avantageuse à la GC car elle présente une préparation d’échantillon simplifiée, se limitant souvent à la dissolution des analytes. Elle est donc moins sujette aux pertes de produits durant les nombreuses étapes avant analyse par chromatographie. Ainsi, l’instrument que nous souhaitons acquérir est un couplage de la micro-chromatographie liquide ultra haute performance (μCLUHP) à un spectromètre de masse haute sensibilité de type triple quadripolaire (TQ). L’aspect microsystème et la très haute sensibilité du spectromètre pallieront la problématique de la destruction de l’échantillon puisque la masse d’échantillon nécessaire à l’analyse sera bien plus faible que dans les conditions de séparation classiques. Le spectromètre de masse TQ quant à lui fonctionne en différents modes. Il est capable d’étudier de façon non ciblée des familles de molécules qui présentent des groupements organiques communs, en modes dits « détection d’ions fragments communs » ou « perte de neutre ». Mais il peut également être utilisé en mode MRM (« Multiple Reaction Monitoring ») hautement spécifique et sensible lors d’études quantitatives sur les composés organiques constitutifs du patrimoine culturel, ainsi que sur les composés apportés au cours de la vie des objets (pollutions, vieillissement), comme lors des interventions post création (adultérations, restaurations).

L’atelier (https://moltranspaint.sciencesconf.org/) abordera l’importante question des transformations moléculaires dans la peinture à l’huile. Les chercheurs ont récemment découvert de nombreuses voies chimiques pouvant entraîner des modifications dans les matériaux de peinture (par exemple cristallisation de complexes de coordination, ou de phases inorganiques non originales), aux effets potentiellement dévastateurs pour les œuvres. La compréhension de ces réactions et équilibres chimiques complexes constitue une étape fondamentale cruciale pour soutenir la préservation des œuvres peintes, et un sujet d’intérêt scientifique majeur aujourd’hui pour les champs de recherche des sciences du patrimoine, de la conservation-restauration, et de l’histoire de l’art. Afin d’atteindre cet objectif, il est indispensable de développer de nouveaux outils analytiques et d’ouvrir la question à de nouveaux regards méthodologiques. Par ailleurs, il est important de confronter la seule vision physico-chimique de ce phénomène à sa manifestation tangible pour les acteurs « directs » en conservation et en restauration, afin de réconcilier des approches fondamentales et pratiques de la préservation du patrimoine, allant de la chimie à l’histoire de l’art. Le workshop mettra ainsi en particulier l’accent sur des approches innovantes afin de sonder les œuvres d’art à multi-échelle, au sein du laboratoire ou directement des salles des musées. La rencontre sera accueillie au Collège néerlandais de la Cité Internationale Universitaire de Paris, soutenant ainsi encore plus l’initiation de ce partenariat fort entre la région Ile-de-France, le premier musée des Pays-Bas (Rijksmuseum), et des groupes universitaires néerlandais experts dans l’étude de la chimie des œuvres peintes (Institut Van’t Hoff, UvA). Le workshop sera structuré autour de conférences invitées, données par des spécialistes internationaux, possédant des expertises analytiques/méthodologiques complémentaires, permettant collectivement d’atteindre une meilleure vision de la problématique des transformations moléculaires en jeu dans les systèmes composites [liants organiques + matériaux colorants organiques et/ou inorganiques]. Un temps conséquent sera réservé à la discussion, permettant de soutenir le développement d’une communauté de recherche dynamique. Enfin, une conférence satellite à destination du grand public sera donnée en marge du workshop. Elle visera à mettre en lumière les dernières avancées dans la compréhension de la dégradation des peintures historiques, ainsi que les solutions proposées pour leur conservation, leur restauration.

Cette université d’été se propose d’explorer certains pans de l’histoire de l’art pictural sous l’angle de la technologie. L’exhaustivité sur le plan tant chronologique que technique n’étant pas envisageable, nous proposons de nous concentrer sur des points clés de la peinture tels que : le dessin et la production de multiples, la préparation des toiles et la peinture à l’huile ou encore la couleur et ses modes de fabrication. Chaque point sera développé au travers d’une école artistique par des conférences et des ateliers pratiques. Douze étudiants, inscrits en master 2, envisageant un doctorat ou en cours de doctorat en histoire de l’art ou en sciences du patrimoine participeront à l’université d’été « Techniques picturales (1400-1900). Celle-ci se propose d’offrir aux participants les bases d’une étude technologique en peinture et de les expérimenter lors d’ateliers.

La plateforme Transatlantic Cultures dispose depuis son lancement en 2020 d’un mécanisme de préservation à long terme des données qu’elle produit (articles, métadonnées, bibliographie). Dans l’objectif de maintenir un accès aux résultats des recherches menées dans le cadre du projet, même si celui-ci devait s’arrêter, la majorité des données sont automatiquement versées dans la plateforme Nakala, mise à disposition par la TGIR Huma-Num. Le service Nakala a fait l’objet d’une mise à jour majeure en 2021 et permet désormais de décrire plus finement et plus efficacement les données. L’objectif du stage est de revoir le mécanisme actuel de versement automatique des données de TRACS vers Nakala pour profiter de ces dernières avancées de Nakala et pour améliorer l’accessibilité des données de la recherche. En parallèle de cette refonte, le stagiaire aura également pour charge d’étendre le versement automatique à d’autres données, relatives, entre autres, aux auteurs des recherches menées dans le projet et aux sources utilisées. Il aura enfin pour charge de systématiser les liens entre les données du projet (textes, images, sons, vidéos, outils de visualisation) et les sources de données extérieures utilisées par le projet dans l’optique de préserver autant que possible le contexte de production des travaux de la plateforme TRACS. Le stagiaire aura donc l’occasion de se perfectionner dans le domaine du web sémantique et du web des données. Il aura ainsi à l’issue du stage une bonne connaissance des normes internationales de description des données et aura acquis les compétences nécessaires à leur mise en œuvre et à leur archivage.

L’objectif de ce stage est l’évaluation des performances d’inhibiteurs innovants grâce à la caractérisation par voies électrochimique et physico-chimique qui conduit à une meilleure compréhension des mécanismes de protection de métaux du patrimoine corrodés. L’étude sera basée sur deux types d’échantillons : (i) coupons de Cu vieillis artificiellement (vieillissement en bain chimique) pour simuler une couche atmosphérique ; (ii) coupons corrodés de cuivre de toiture (~100 ans). Les traitements abordés sont : (i) solutions à base de carboxylates ; (ii) sol-gel dopés en carboxylates ; (iii) cire et BTA afin de comparer avec des traitements déjà appliqués dans le domaine. L’épaisseur des couches rend les conditions d’analyses complexes aussi il est important d’optimiser par voie électrochimique les paramètres de travail pour les méthodes ciblées: (i) tracé de courbes de polarisation pour déterminer les conditions de passivation et de réduction des composés oxydés présents ; (ii) spectroscopie d’impédance pour le comportement électrochimique en dynamique des systèmes. Les échantillons seront ensuite caractérisés en surface et sur coupe transversale afin de comprendre les interactions couches/traitements (échelle micro : μraman, MEB-EDS). L’objectif est d’affiner la compréhension des mécanismes de la protection dans un premier temps en laboratoire, pour à terme l’adapter à une utilisation de terrain (cellule in-situ) dans un projet à suivre.

SPARK développe un procédé de production d’hydrogène décarboné qui utilise 3 à 4x moins d’électricité que l’électrolyse. Le procédé permettra de produire jusqu’à 1000 kg d’hydrogène par jour, c’est-à-dire de quoi alimenter les futures stations-service hydrogène, ou de répondre dès aujourd’hui aux besoins des petits usages industriels, et ce, directement sur les sites de consommation, donc en s’affranchissant des contraintes de transport et de stockage de l’hydrogène. SPARK utilise un procédé breveté de plasmas froids pulsés, c’est-à-dire des arcs électriques dont la température est contrôlée, pour extraire l’hydrogène du méthane et rejeter le carbone sous forme solide : l’hydrogène produit est donc sans émission de CO2 y compris si le méthane vient du réseau (gaz fossile), et devient négatif en carbone si le méthane est biosourcé (biogaz). Le carbone solide, lui, est valorisé. La technologie de plasma froid permet de réduire les contraintes matériaux des procédés plasmas traditionnels, et de développer des modules élémentaires de 1 kW qui accélèrent et facilitent l’industrialisation à grande échelle. La start-up est issue des laboratoires de CentraleSupélec, où a lieu l’optimisation du réacteur plasma, et va démarrer la réalisation d’un démonstrateur industriel de 30 kW sur un site industriel en 2023.

L’explosion des échanges de données liés à l’internet nécessite le développement de technologies permettant des débits de transmission et des puissances de calcul toujours plus élevés tout en maintenant une consommation énergétique compatible avec un développement durable. Le projet NCODIN vise à créer des solutions nanophotoniques pour l’échange et le traitement de données à l’intérieur de circuits intégrés. La technologie utilisée repose sur l’exploitation de composants optoélectroniques révolutionnaires qui permettent de créer des liens optiques ultra-rapides et des fonctionnalités clé comme des neurones et des mémoires optiques.

Realspawn développe des jeux vidéo qui génèrent automatiquement du contenu (histoires, équipements, quêtes, etc.) à partir des histoires et des relations que créent naturellement les joueurs entre eux. Notre technologie d'IA "Autochronicle" génère une source inépuisable de nouveau contenu qui maintient l'engagement et l'investissement des joueurs, tout en répondant à leur demande toujours croissante de plus de contenu.

ORAKL développe des tests fonctionnels de diagnostic in vitro qui prédisent la réponse des patients atteints de cancer à un large panel de médicaments. Ces tests sont effectués sur des organoïdes, c'est-à-dire des groupes de cellules formés à partir de biopsies de leur tumeur. Ces organoïdes sont d’excellents modèles nous permettant d’accélérer le développement de médicaments de l’industrie pharmaceutique. De plus, utilisés en clinique, ils permettent une médecine personnalisée « fonctionnelle » en identifiant des traitements efficaces pour chaque patient.

Towards a sustainable energy technology with negative carbon footprint to produce methanol at SATP conditions by developing and scale-up an innovative electrochemical system in order to enable sustainable CO2 capture, direct conversion and storage as liquid fuel.

Les brûlures représentent le quatrième type de traumatisme le plus fréquent à l’échelle mondiale. Entre 7 000 et 10 000 victimes par an doivent être hospitalisées pour des lésions plus préoccupantes, et 2 000 à 3 000 sont admises dans l’un des 23 centres de traitement des brûlés français.Chez les militaires évoluant sur le terrain, il est estimé que près d'un blessé sur dix est brûlé. Dans les brûlures profondes de grande taille, les plaies peuvent rester ouvertes et présentent un risque d'infection microbienne pendant des mois pouvant conduire à la septicémie. L'administration d'agents topiques et systémiques hautement efficaces est utilisée pour prévenir et traiter les infections. Plusieurs espèces de bactéries, dont Staphylococcus aureus, ont été associées à une résistance aux antibiotiques. Il est donc urgent de développer un traitement innovant pour améliorer la prise en charge des infections cutanées dans les brûlures. Le traitement candidat devra permettre de contrôler la prolifération microbienne dans les brûlures et être efficace contre les organismes multi-résistants et les biofilms et sans toxicité pour les tissus vivants comme les greffes de peaux. Ce nouveau traitement devra aussi favoriser les processus de cicatrisation cutanée et de réparation tissulaire. Le projet NovoPlasm vise à développer une nouvelle stratégie thérapeutique pour améliorer la cicatrisation de plaies cutanées. Nous proposons d’utiliser la technologie des plasmas froids dans une approche multidisciplinaire fondée sur la collaboration entre physiciens, microbiologistes, spécialistes de la médecine régénérative et médecins. Le plasma froid génère à température ambiante des espèces réactives de l’oxygène et de l’azote au contact de l'air ambiant qui interagissent avec les plaies cutanées afin de stimuler leur cicatrisation et lutter contre les infections locales. Avec, NovoPlasm nous avons pour projet de réduire l'infection microbienne des plaies cutanées et la formation de biofilms ainsi que de favoriser la cicatrisation de ces plaies. Un prototype de source à plasma froid pour le traitement des brûlures sera mis au point et ses performances thérapeutiques pour la cicatrisation et le contrôle de l'infection seront testées in vitro et en essai pré-clinique in vivo. L’une des originalités du dispositif que nous souhaitons développer et caractériser est sa capacité à traiter des plaies étendues sans contact en utilisant une source « multijet » de plusieurs dizaines de cm2. Lors du projet initial « PlasmaSkin », nous avons démontré qu’un monojet de plasma froid stimule plusieurs mécanismes de la cicatrisation de brûlures sévères après greffe de peau et inactive les bactéries, y compris les souches résistantes aux antibiotiques classiques, en quelques minutes. Le consortium de NovoPlasm est constitué de l École Polytechnique, de l’Institut Pasteur, de l’Institut de Recherche Biomédicale des Armées (tous trois membres du projet initial) ainsi que de la société CTIBiotech. Cette PME développera, grâce à l’ingénierie tissulaire et à la bio-impression tridimensionnelle (3D), des équivalents de peau humaine, qui permettront de modéliser l'inflammation de la plaie et l’activation de cellules immunitaires phagocytaires. Ces modèles 3D in vitro ainsi qu’un modèle de brûlures reconstruites avec une greffe de peau humaine in vivo chez une souris humanisée seront utilisés pour tester l'efficacité du plasma froid à réduire la charge microbienne et les biofilms dans une plaies cutanées ainsi qu’à favoriser la cicatrisation des brûlures. Enfin, un modèle porcin sera utilisé pour tester l’efficacité du plasma froid sur la cicatrisation de brûlures cutanées septiques et aseptiques en utilisant les procédures chirurgicales de référence utilisées en clinique. Par ces différents modèles précliniques, le projet NovoPlasm permettra l’obtention de résultats ayant une pertinence clinique et donc un fort potentiel thérapeutique et commercial.

Le projet PARHéRo: Méthodes hybrides de planification et apprentissage pour la robotique hétérogène robuste, vise explicitement d’incrémenter les synergies entre la recherche scientifique et industrielle pour anticiper et maîtriser l’évolution des plateformes robotisées hétérogènes dans des environnements complexes,inconnus et/ou hostiles. Le bon déroulement des missions est assuré par des plateformes avec un fort degré d’autonomie, un élément central pour leur robustesse qui est obtenu à travers l’apprentissage, la planification, et la supervision de la mise en oeuvre de comportements intelligents. Le projet vise premièrement à doter les plateformes multi-robots autonomes d’un langage de spécification de missions pouvant à la fois permettre d’exprimer les objectifs et les exigences sur l’état des robots, que les caractéristiques du modèle de planification. Afin de mettre à l’épreuve le langage de spécification, le projet visera à générer des cas d’études cohérents avec les applications envisagées pour les futurs systèmes de défense et de sécurité. Le langage de spécification de missions est aussi le moyen de partager dans la flotte de robots hétérogènes les résultats des apprentissages réalisés par chacun de ses éléments. La décision autonome, ou même la planification interactive avec un humain supervisant le déroulement de la mission, vise à la résilience des plateformes face aux événements inattendus, dangereux ou imprévisibles de l’environnement. C’est dans ce contexte que l’utilisation de connaissances sur le domaine de planification– qu’elles soient acquises à priori ou à la volée en phase de réalisation de la mission – peut permettre une solution rapide et de meilleure qualité des problématiques affrontées. Cette hybridation entre la Planification Automatique en Intelligence Artificielle et le Machine Learning assure la robustesse, l’adaptabilité et la résilience de la flotte de robots hétérogènes, tous participant à un même objectif stratégique. Le Machine Learning et la planification sont caractérisés par des approches complémentaires de la prise de décision. Les techniques d’apprentissage (et notamment dans l’apprentissage par renforcement) s’appuient sur l’interaction avec le monde et l’expérience répétée, sans avoir besoin de connaissances préalables : cela permet aux robots de s’adapter de manière robuste à l’environnement, mais nécessite souvent une quantité infaisable d’expérience. La planification permet aux robots d’effectuer différentes tâches dans le même domaine, sans avoir besoin d’acquérir des connaissances supplémentaires, mais dépend de la précision du modèle de planification. En outre, l’espace de recherche d’un planificateur avec une connaissance partielle de l'environnement peut grandir de manière exponentielle en le nombre d’états possible,ce qui rend le processus de planification impossible sur le plan pratique. Cependant, même une petite injection de connaissance apprise en amont sur le modèle peut grandement améliorer les performances de la recherche de solutions. Cette connaissance à priori, qui peut venir de phases d’apprentissage de comportements intelligents, permet l’affinement des méta-heuristiques ou des macro-actions ou encore les découpages hiérarchiques des tâches. Les techniques d’apprentissage peuvent être aussi mises en œuvre pour améliorer les décisions prises par le groupe de robots, comme par exemple l’optimisation de la mission par rapport à des critères opposés. Que ce soient des stratégies de haut niveau, ou des composantes purement réactives, la coordination d’une flotte de robots autonomes mobiles passe par la transmission de l’information apprise par chaque robot sur la base d’informations locales, à condition que les conditions de robustesse du réseau de communication soient maintenues. Dans le cas contraire, l’estimation par chaque robot de la situation globale est nécessaire pour garantir l’autonomie de la flotte de robots, et la robustesse de la mission.

Dans le projet D-FACTO, nous proposons de concevoir et de réaliser des fenêtres optiques actives en diamant nanostructuré, combinant à la fois des propriétés anti-reflets, superhydrophobe, glaciophobe et anti-salissure. Ce projet de recherche est motivé par les résultats très prometteurs obtenus dans le cadre du projet ANR ASTRID F-MARS (2019-2022), coordonné par Thales Research & Technology (TRT). Dans ce projet, TRT a d’ores et déjà montré sa capacité à simuler et fabriquer des fenêtres « multifonctionnelles » aux propriétés anti-reflets large-bande et large incidence, superhydrophobes et anti-pluie dans les domaines du Visible, Moyen Infra-Rouge et Lointain Infra-Rouge, en développant des procédés de nanostructuration du verre, du silicium et du germanium respectivement. Ces fenêtres optiques visent à répondre aux besoins de nombreux systèmes optiques et optroniques utilisés dans les domaines civils et militaires : systèmes de surveillance terrestres et maritimes, senseurs aéroportés pour la détection de menaces, caméras des trains autonomes, etc. Toutefois, le caractère superhydrophobe de ces fenêtres, fondamental pour certaines de ces applications, ne protège ces systèmes, par exemple, ni de la formation de biofilms divers (marins, hydrocarbures…), ni de la formation de givre. Le but du projet D-FACTO est d’étendre la multifonctionnalité de ces surfaces optiques, en élaborant des fenêtres robustes « actives » en diamant permettant de les doter de propriétés anti-salissure et anti-givre à l’aide d’un faible courant électrique, couplé (ou non) à une fonctionnalisation de surface adéquate. En effet, le diamant possède des qualités intrinsèques d’intérêt : en plus de posséder de très bonnes propriétés mécaniques, il est transparent dans les gammes allant du visible au LWIR et il est un excellent conducteur thermique. Une fois dopé, il possède des propriétés électrochimiques remarquables, parmi lesquelles la capacité d’un auto-nettoyage électrochimique de sa surface et donc des propriétés anti-salissures. Les travaux du consortium, constitué de deux partenaires académiques, le CEA-LIST et l'ILV, et d’un industriel (TRT), porteront d’une part sur le développement de procédés préindustriels de réalisation de fenêtres optiques à base de diamant de synthèse qui bénéficieront des ses avantages optiques, mécaniques, et de la « flexibilité » physicochimique à des fins d’applications anti-salissures, antigivre et antireflets. Ils porteront d’autre part sur la compréhension et l’optimisation des phénomènes en jeu lors des mécanismes d’auto nettoyage et d’antigivre de ces fenêtres dites « actives ». La manipulation des surfaces par électrochimie du diamant, ou bien par des traitements de surface plus classiques, doivent permettre de moduler ses capacités omniphobes. Le consortium disposera ainsi de différentes possibilités de fonctionnalisation très originales pour une adaptation physico-chimique optimale. Au regard de l’état de l’art, les défis du projet D-FACTO sont les suivants : • Développer un procédé grandes surfaces (2-3 pouces) de nanostructuration du diamant pour une application antireflet dans le Vis, MWIR et LWIR. • Caractériser et optimiser la croissance de diamant dopé en prenant en compte les contraintes applicatives (respect des spécifications optiques, nature des substrats dans le cas de fenêtres « hydrides » diamant/silicium, diamant/germanium, etc.). • Optimiser les propriétés physico-chimiques de la surface du diamant post-procédé de nanostructuration et développer une ingénierie chimique spécifique basée sur divers traitements de surface : chimie « electroless », assistance électrochimique, voie plasma, etc. • Mettre en place une méthodologie de caractérisation robuste, capable de combiner l’analyse fine de mouillabilité et l’analyse chimique par photoémission ou émission Auger du diamant, dans le but de guider le consortium dans l’optimisation de la fonctionnalisation des nanostructures.

L'imagerie SAR (Synthetic Aperture Radar, radar à synthèse d'ouverture) repose sur l'émission d'ondes électro-magnétiques hyper-fréquences qui sont ensuite rétro-diffusées par les éléments à la surface du sol, permettant ainsi d'en mesurer les propriétés physiques. Le déphasage relatif des ondes reçues par le radar, mesuré en combinant des paires d'images (interférométrie) ou une pile d'images (tomographie) acquises sous des incidences voisines, donne accès à la hauteur des éléments de la scène ou à leur déplacement. La polarimétrie qui émet des ondes avec différentes polarisations, permet quant à elle d'accéder à une information plus riche sur les propriétés électro-magnétiques des rétro-diffuseurs. Ces techniques d'imagerie sont maintenant bien établies mais la pleine exploitation automatique des données acquises reste difficile en raison du très fort bruit de speckle qui dégrade les données et des déformations géométriques présentes (liées à la visée latérale: phénomènes d’ombre et de repliement). Parallèlement, les techniques d'intelligence artificielle et en particulier l'apprentissage profond ont révolutionné le domaine de l'analyse et de l'interprétation d'images ces 5 dernières années. Certains problèmes ont connu des avancées fulgurantes au point de pouvoir être considérés comme quasiment résolus dans certaines conditions (débruitage, super-résolution, classification, ...). Pourtant l'exploitation de ces approches nécessite encore des efforts de recherche importants dans différentes situations : peu de données étiquetées, nature spécifique des données (comme par exemple des vecteurs de nombres complexes en imagerie SAR), nécessité de caractériser la fiabilité du résultat… Un axe de recherche particulièrement actif à l'heure actuelle est l'articulation entre les connaissances physiques, souvent disponibles sous forme de modèles, et les approches d'apprentissage s'appuyant sur les données. L'objectif central de ce projet est d'exploiter, dans des méthodes d'apprentissage, les connaissances de la physique du SAR afin de développer de nouvelles approches d'analyse et d'interprétation de scènes radar. Il s’articule selon les 3 axes suivants. Un premier axe est dédié à la représentation de la connaissance dans les réseaux profonds, notamment en intégrant la physique d’acquisition (données vectorielles complexes, paramètres d’intérêt dans des matrices de covariance à symétrie hermitienne définies positives), et la géométrie d’acquisition (prise en compte de l’influence de la géométrie, notamment les positions relatives des capteurs en interférométrie ou tomographie et des relations spatiales entre objets de la scène). Un deuxième axe est consacré aux stratégies d’apprentissage dans le cas d’un faible nombre de données étiquetées (simulation de bases d'entraînement, techniques d'auto-supervision) et à la confiance qu’on peut associer aux résultats. Le dernier axe est consacré au développement d’applications pour la caractérisation et le suivi du milieu urbain en imagerie SAR : la classification de scènes urbaines, leur reconstruction tri-dimensionnelle et la détection de changements. Une des originalités du projet tient au choix de ne pas se limiter à une application ou une modalité particulière de l'imagerie radar, mais plutôt à étudier des cadres génériques pour la représentation des données SAR en exploitant les connaissances et les contraintes physiques spécifiques à ce domaine. Les objectifs sont donc doubles : d'une part apporter des contributions méthodologiques sur l'intégration des connaissances physiques propres à l'imagerie SAR dans l'architecture des réseaux et leur entraînement (axes 1 et 2) ; d'autre part apporter des contributions applicatives pour l'interprétation de scène urbaine par imagerie SAR (caractérisation, reconstruction 3D, détection de changements) (axe 3).

Le projet MILLESIME s’attaque au problème de la dégradation de la fonction de transfert de modulation (FTM) dans les imageurs infrarouges haute performance en bande 2, à mesure que le pas pixel diminue et devient comparable à la longueur d’onde. La solution développée est une matrice de méta-lentilles (MML) qui focalise le faisceau incident au centre de chaque pixel tout en compensant la diffraction, grâce à l’ingénierie des diagrammes de radiation des nano-antennes. Deux approches seront étudiées théoriquement puis réalisées et caractérisées de manière optique. L’une sera basée sur la réalisation d’une MML monolithique. Elle sera mise en œuvre sur circuit hybride (CH) si les conditions de fabrication, en particulier lithographie électronique et gravure plasma, ne dégradent pas le CH. L’autre est basée sur un report de lame déjà structurée avec les problématiques de report et d’apparition d’interfaces supplémentaires. Le démonstrateur final du projet est une mesure électro-optique de FTM sur circuit hybridé, permettant une comparaison avant ou sans présence de MML.

Après de nombreuses années d’amélioration continue au niveau international, la précision des gyros de type MEMS (Micro Electro Mechanical System) est depuis plusieurs années plafonnée à quelques °/h. Des travaux ont récemment été lancés en France pour étudier des pistes d’amélioration (projet IMEMS NG à la DGA, projet NExt4MEMS soutenu par la BPI) avec comme objectif de performance des stabilités sub °/h. Pour les plus hautes performances (entre 0,01 °/h et 0,1 °h), il apparaît nécessaire d’identifier et de mettre en œuvre de nouveaux concepts, en rupture avec l’existant. Comme indiqué sur la figure ci-dessous, l’amélioration de ces performances pour atteindre la classe navigation permettrait d’adresser des applications jusqu’ici réservées au gyromètres optiques (FOG et RLG) ou mécaniques (GRH) beaucoup plus volumineux et coûteux. L’ONERA a récemment identifié un concept de gyromètre en totale rupture par rapport à l’état de l’art et susceptible de répondre à l’objectif de performance de la classe navigation (< 0.1 °/h). Deux brevets sont en cours de rédaction et nous proposons dans le cadre de cette étude d’évaluer et de valider le potentiel de performances de ce nouveau concept. Le TRL de ce gyroscope se situe au démarrage du projet à 2 et l’objectif est d’atteindre le TRL 4 en fin de projet. Pour atteindre cet objectif, l’expertise de l’ONERA sur la conception de capteurs MEMS inertiels sera mise à profit, ainsi que celle du C2N sur les techniques de réalisation et de caractérisation des résonateurs MEMS, du GEEPS sur les techniques innovantes de traitement du signal associées à ces capteurs résonants, de l’IEMN sur des techniques innovantes d’actionnement et de détection, et de la PME VMICRO pour rendre robuste les procédés de fabrication. Les travaux de deux thèses AID/ONERA démarrées en 2020 accompagneront ce projet.

L’émission thermique est un des mécanismes principaux de transfert de chaleur, qui va permettre à un objet chaud de se refroidir. Le rayonnement émis a un spectre décrit par la loi de Planck, et se fait essentiellement dans l’infrarouge. Ce rayonnement peut être détecté dès lors qu’il se fait dans les bandes de transparence de l’atmosphère (3-5 µm et 8-12 µm), ce qui est une des motivations originelles du développement de la détection infrarouge dans un cadre défense. Par ailleurs, la loi de Stefan-Boltzmann stipule que l’évolution de l’exitance se fait à la puissance 4 de la température. Dans un contexte défense, cela signifie que des objets chauds (réacteurs, missile) vont avoir une émission très importante qui les rendra détectables par des systèmes optroniques à une grande distance. Pour des applications civiles, impliquant une émission de lumière, comme le thermophotovoltaïque, il est indispensable de travailler à haute température pour obtenir des rendements raisonnables. Le domaine des métamatériaux optiques a connu un essor considérable depuis une quinzaine d’années, et il a été démontré qu’il était possible de les utiliser pour modifier à loisir l’émissivité d’une surface. Cependant, les matériaux classiquement utilisés en nanophotonique ont des températures de fusion qui se situent en général dans la gamme [1000-1500 K] et la température maximum est fortement limitée par les interdiffusions entre les matériaux. Dans ce contexte encore en recherche de solutions performantes, le projet Héméré propose de développer des métamatériaux à base de matériaux céramiques ultraréfractaires fonctionnant à haute température, pour contrôler la signature infrarouge d’objets chauds. Le projet va combiner les compétences et connaissances de la nanophotonique et des matériaux céramiques réfractaires. La nanophotonique permet de modifier l'émissivité d'une surface en utilisant des nano-antennes optiques mais elle a été démontrée à des températures peu élevées (~1000K). Les céramiques ultraréfractaires ont des températures de fusion plus élevées, mais il y a plusieurs verrous techniques à lever pour associer ces deux disciplines scientifiques. D’abord, il faut accroître la connaissance du comportement électromagnétique des matériaux céramiques ultraréfractaires en fonction de la température. Ensuite, il faut repenser la conception électromagnétique des métamatériaux en intégrant ces nouveaux matériaux. Enfin, la capacité à structurer les céramiques pour fabriquer des nanostructures optiquement résonantes est un dernier verrou. Dans ce projet, nous visons deux catégories d’objectifs autour de deux familles de matériaux (ZrC et ZrO2 dopé à l’yttrium) : A – Connaissance des matériaux céramiques Ces objectifs sont d’ordre méthodologiques et visent au développement : i) De cibles et de substrats de matériaux réfractaires avec des propriétés contrôlées ii) De couches minces de matériaux céramiques iii) De techniques de nanostructurations de ces matériaux iv) De modèles thermo-optiques B – Métamatériaux céramiques haute température Nous visons de développer 3 familles d’émetteurs basées sur des résonances optiques : i) Cavité optique lambda/4 ii) Nano Fabry-Pérot couplés iii) Métamatériau multi-MIM Les critères de réussite du projet HEMERE sont : 1. Procédés de dépôts de couches minces 2. Modèles optiques infrarouge en fonction de la température de matériaux céramiques 3. Procédés de nano-structurations de matériaux céramiques. 4. Conception de nanoantennes usuelles intégrant les matériaux céramiques 5. Démonstration expérimentale à haute température d’un dispositif émetteur IR spectral fin (T>1000 K). 6. Démonstration expérimentale à haute température d’un dispositif émetteur spectral large (T>1000 K). Le développement de ces métamatériaux ouvre des perspectives importantes vers des applications allant de la furtivité, au développement de sources infrarouges ou le thermophotovoltaïque.

Le but du projet DisPoNT est de concevoir, fabriquer et caractériser des métamatériaux « tout diélectrique » pour étudier un nouveau champ de l’optique : l’optique à indice nul au Terahertz. Les matériaux à indice quasi-nul (NZI1) présentent des propriétés extraordinaires, qui permettront de « manipuler » la lumière à l’échelle micro/nano-métrique. La principale propriété des matériaux NZI est que la phase du champ EM y est quasiment constante, en raison du découplage des champs magnétique et électrique, qui résulte en un découplage du « spatial » (longueur d’onde) et du « temporel » (fréquence). La photonique à indice nul a donc des implications tant fondamentales qu’applicatives. Des systèmes antennaires et des dispositifs photoniques dans le domaine du Terahertz sont ici visés. Le rayonnement Terahertz a un fort pouvoir pénétrant de la matière, sans l’ioniser. Il permet de « voir » à travers de nombreux matériaux et ainsi de faire de l’imagerie. Il a des applications dans les télécommunications, la sécurité/défense, la biologie et le biomédical. Les métamatériaux « tout diélectrique » « gagnent en maturité » et leur développement les orientent vers des « métadispositifs». Il faut, pour les réaliser, des pièces de céramiques à l’échelle micrométrique avec une très grande résolution. Il est alors indispensable de développer des procédés de fabrication innovants afin de fabriquer les matériaux et ensuite de les structurer suivant les caractéristiques requises permettant d’obtenir les résonances de Mie et l’indice effectif recherché. C’est le but du projet DisPoNT, partant des résultats du projet ANR TeraMetaDiel. Le développement de nouveaux procédés pour la fabrication de ces métamatériaux « tout diélectrique » relève de l’axe thématique 4 de l’appel à projet ASTRID 2021 : Ondes Acoustiques et Radioélectriques. Le développement de ces métamatériaux « tout diélectrique » requiert la fabrication de pièces de céramique à l’échelle micrométrique avec une très haute résolution. Celle-ci a démarré durant le projet ANR TeraMetaDiel. Durant ce projet, nous avons démontrés que le SrTiO3 et le TiO2 sont les matériaux appropriés pour la réalisation de métamatériaux « tout diélectrique ». Nous avons aussi démontré le rôle du couplage de mode nécessaire à l’obtention d’un indice négatif ou nul. De même, nous avons conçu un composant photonique, un « méta-dispositif », à savoir, une lentille plate à gradient d’indice qui focalise une onde plane à 0,3 THz. Au vu de ses dimensions et ses caractéristiques, elle pourrait s’insérer dans un dispositif d’optique intégrée pour le THz. C’est aussi l’un des objectifs du projet DisPoNT que de réaliser un composant optique compact opérant au THz.

River restoration projects have so far mainly focused on recreating local habitat diversity and thereby enhancing biodiversity. This habitat-based, local scale approach has been lately criticized as it does not consider the strong influence of large scale drivers on ecological outcomes. Furthermore, the societal needs for and benefits from restoration are still poorly documented and related to their local and regional context. Conceptualizations of the different relevant scales for restoration management have been developed lately but still lack proper analysis on large datasets of restoration projects, monitored over time. The quick development of new analysis methods allows getting further in integrating different scales of biological and physical patterns and processes to better understand local ecological observations. The COSAR project aims at assessing the influence of spatial and historical context of restoration projects on both their ecological and societal outcomes and related synergies and trade-offs. This project collates existing ecological monitoring data from 200 restoration projects, covering most Central and Northern European river types. In addition social media posts from restored sites will be analyzed to infer ecosystem services and how people interact with restored sites. The project is composed of three work stages. First, we define and quantify ecological and societal metricss of restoration success and integrate them in a framework to investigate their synergies and trade-offs. Second, we contextualize these ecological and societal restoration benefits with European datasets on biotic and abiotic context data at various spatial scales to identify the relevant drivers and scales enhancing or preventing restoration success. In this analysis, we also consider legacy effects of historical environmental conditions. Third, we produce and disseminate an interactive online decision support tool, which can be used by stakeholders to apply the knowledge gained in the first two stages to their own restoration scenarios. Additionally, we provide fact sheets and highlight best practice examples for restoration planning. To ensure a transdisciplinary approach, we pay particular attention to stakeholder involvement at all project stages. Stakeholders represent various interest groups and cover all participating nationalities in the project. They are expected to help identify the relevant set of metrics that will be studied, shape the focus of the context analyses, give advice to ensure the relevance and user-friendliness of the project outputs and act as ambassadors in the dissemination of the project results. With this project design, we provide new knowledge and tools to foster ecological and societal benefits of restoration, facilitate the planning of promising restoration projects and inform the next management plans in order to reach both the goals of the Water Framework Directive and Sustainable Development Goals 3, 6, 14 &15.

The purpose and challenges of conservation and restoration of biodiversity are generally perceived at the immediate levels of our social and political contexts and time frames despite the fact that they may constitute major transitions at the scale of evolution. In that context conservation translocations, i.e, the reintroductions, reinforcements, assisted colonisations or movement of wild populations, are conducted in a wide range of ecosystems and involve a variety of stakeholders with different values, interests and expectations. While initially dedicated to restoring populations, they have potential impacts on social-ecosystems which in return may retroactively affect translocation performance. Current research on conservation translocations aims to improve their success to ensure that they contribute to species/ecosystem recovery in the long term. However, few studies have considered a strategic approach in the assessment and optimization of the allocation of translocation efforts at larger scales. Moreover, in the context of global changes including climate change, land use intensification and biological invasions, the extent to which population restoration projects may assist the conservation of biodiversity at regional, continental or global scale remains unclear. Any assessment of the contribution of translocations to biodiversity conservation at large scales needs to consider that the observed patterns reflect a bottom up accumulation of locally implemented actions that are rarely designed to tackle priorities at larger spatial/organizational scales. Given the debates regarding trade-offs in the economic and human costs of translocation programs, the underlying ethical and environmental questions raised by translocation practices, and their integration into wider environmental management schemes e.g., rewilding, it is of first importance to provide evidence-based arguments to describe how conservation translocations may contribute to conservation and restoration of biodiversity in their evolutionary, functional and social dimensions at larger spatial and organisational scales. The main objective of the TRANSLOC project is thus to investigate and quantify how local conservation translocations impact ecological, evolutionary and sociological trajectories of restoration at multiple scales in the Western Palearctic. Mixing large databases and accurate case studies, this project will particularly aim to i) document, quantify and analyse translocation efforts and efficacy, ii) investigate their congruence with future impacts of global change iii) assess their motivations and socio-economic cobenefits, iv) develop and apply generic and multidimensional criteria to assess their impact on socio-ecosystem in the short and long terms v) engage stakeholders and produce robust science-based policy recommendations for local to European-level action.

Connaitre la diversité des processus biologiques piégeant le carbone et leur dynamique est plus important que jamais afin d’identifier les puits et sources de carbone et prédire comment le changement climatique va affecter le fonctionnement des écosystèmes. Ainsi, la formation de CaCO3 par les bactéries a reçu une attention croissante du fait de son impact sur les cycles du C et du Ca, son aptitude à cimenter/stabiliser les sédiments et les sols, ou bien à remédier les sites pollués par les alcalino-terreux (AEE) (e.g., 90Sr, 226Ra). Souvent, ces processus de carbonatogenèse sont considérés uniquement comme extracellulaires et se déroulant dans des solutions aqueuses sursaturées par rapport aux phases de CaCO3. Cependant, plusieurs études dont les notres, ont montré que des espèces de cyanobactéries et une gammaprotéobactérie sulfoxidante géante non cultivée du genre Achromatium forment du CaCO3 amorphe intracellulairement (iACC). Cette biominéralisation peut se dérouler dans des solutions sous-saturées, où la précipitation de CaCO3 n’aurait pas lieu sans bactéries. Malgré l’intérêt géochimique de cette carbonatogenèse intracellulaire bactérienne, la distribution phylogénétique et environnementale de ces bactéries, les processus impliqués et son importance quantitative dans les cycles géochimiques restent inexplorés. Le projet CarboMagnet émerge de notre découverte récente de bactéries magnétotactiques très diversifiées formant des iACC à l’interface oxie-anoxie (OAB) dans des environnements aquatiques marins et d’eau douce, où de forts gradients chimiques (e.g., fO2, [H2S]…) se développent. Nous testerons plusieurs hypothèses : (i) ces bactéries sont un réservoir appréciable de carbone inorganique et d’AEE dans ces environnements ; (ii) La dynamique de ce réservoir dépend de la concentration en AEEs et/ou d’autres paramètres chimiques ; (iii) ce processus de séquestration est associé à un répertoire de gènes spécifiques et de métabolismes liés notamment au carbone et au soufre ; (iv) ces bactéries incorporent préférentiellement les AEEs lourds et fractionnent les isotopes du Ca et/ou du Mg de manière particulière ; (v) les carbonates formés peuvent être partiellement conservés dans les sédiments après la mort des cellules par cristallisation et/ou protection par des membranes. Les processus moléculaires et géochimiques de cette biominéralisation seront étudiés par une combinaison d’approches en biogéochimie, minéralogie, génomique et écologie microbienne, de la cellule unique à l’échelle de la communauté, et de l'environnement naturel jusqu’au laboratoire. In fine, CarboMagnet fournira de nouveaux modèles microbiens pour ce processus et quantifiera la contribution de ce réservoir au cycle du C et des éléments alcalino-terreux dans ces environnements. Plusieurs faits nous donnent un positionnement unique sur ce sujet. Ainsi, nous étudierons deux sites, relativement proches et faciles d’accès (Lake Pavin, Carry-le-Rouet) qui contiennent des bactéries magnétotactiques formant des iACC abondantes. Ces deux sites, environnementalement variés (eau douce vs marin), sont déjà très bien connus géochimiquement et microbiologiquement. Ensuite, nous avons démontré la possibilité d’utiliser des procédures de tri magnétiques permettant de manière unique d’étudier/enrichir/concentrer très efficacement ces bactéries, comparé aux autres bactéries formant des iACC mais non magnétotactiques. Troisièmement, nous sommes un consortium multidisciplinaire qui a l’expérience de travailler ensemble depuis plusieurs années et inclue toutes les expertises nécessaires et complémentaires pour mener à bien ce projet : l’étude microbiologique et génomique des MTB ; la caractérisation minéralogique et en microscopie des iACC et leur dérivés cristallins ; la mesure de fractionnements isotopiques et la caractérisation des conditions phyisochimiques et des équilibres chimiques en solution qui prévalent là où ces bactéries vivent.

La haute troposphère-basse stratosphère tropicale (TUTLS), située entre 14 et 30 km d'altitude, est la porte d'entrée de la stratosphère pour les composés d’origine troposphérique, notamment la vapeur d'eau, les polluants, certains aérosols et leurs précurseurs en phase gazeuse. En façonnant la composition de l'ensemble de la stratosphère, le transport dans la TUTLS influence la couche d'ozone et l'équilibre radiatif de la Terre. Ainsi, les changements de la circulation dans la TUTLS, telles que les récentes perturbations de l'oscillation quasibiennale des vents ou l'augmentation prévue de l'ascendance tropicale, ont des implications critiques pour la composition atmosphérique et le climat de la planète. Néanmoins, les mécanismes du transport des masses d'air de la troposphère vers la stratosphère sous les tropiques demeurent mal compris. En particulier, des travaux récents ont mis en évidence une incertitude substantielle quant au rôle de la diffusion verticale et du mélange à petite échelle (~10 m). L’importance du terme diffusif dans l’évolution des processus chimiques et microphysiques non linéaires fait de cette incertitude un véritable verrou scientifique pour les études d’impact de la pollution anthropique ou de la géoingénierie stratosphérique. Ainsi, le terme diffusif qui, par le passé, était largement éclipsé par les erreurs d’advection et par la diffusion numérique est désormais le nouveau défi pour la prochaine génération de modèles de transport et de chimie-climat. Une partie de la difficulté provient de la dualité de la diffusion, qui peut résulter soit du mélange turbulent à petite échelle soit de la dispersion diabatique causée par des fluctuations du taux de chauffage radiatif. Qui plus est, ces deux processus sont intermittents, déclenchés par des phénomènes (nuages, ondes de gravité) d'échelles spatiales et temporelles variées, ce qui rend le problème inabordable par des exercices de pure modélisation numérique. Dans ce contexte, la recherche proposée aborde le problème de la diffusion verticale et de ses effets sur la TUTLS d'un point de vue observationnel. Des observations à haute résolution de la dynamique, s’appuyant sur des mesures inédites mais incluant également de longues séries temporelles, seront analysées et fusionnées pour former un jeu de données de référence sur le mélange turbulent dans la TUTLS. Ce nouveau produit sera combiné à des données météorologiques de dernière génération (réanalyses et satellites géostationnaires) afin d’élaborer une paramétrisation du mélange turbulent par des méthodes d'apprentissage automatique. En parallèle, des calculs précis du transfert radiatif basés sur les fluctuations observées de la température et de la composition apporteront un éclairage nouveau sur la variabilité du taux de chauffage radiatif. Ces avancées permettront d'améliorer la représentation du mélange dans des modèles de chimie-transport détaillés aussi bien que conceptuels, ceci afin de fournir la première estimation fidèle du rôle de la diffusion dans le transport à l'interface troposphère-stratosphère tropicale. Ce résultat constituera une percée vers une représentation réaliste de la TUTLS tout en permettant la quantification des incertitudes en jeu, une clé pour des prédictions climatiques à la fois fiables et crédibles.

CASPA (Climate-relevant Aerosol Sources and Processes in the Arctic) vise à acquérir de nouvelles connaissances fondamentales sur les processus régissant la formation et la distribution des aérosols anthropiques provenant de sources locales, par rapport aux sources éloignées, dans l'Arctique afin de réduire les incertitudes dans les simulations d'impact des aérosols sur le climat arctique. L'accent est mis sur l'hiver et le début du printemps, lorsque les émissions anthropiques contribuent fortement à la couche généralisée de pollution, appelée ‘Arctic Haze’. Les aérosols sont d'importants forceurs climatiques en Arctique, une région qui subit des changements sans précédent en raison du réchauffement rapide. Une meilleure compréhension est cruciale étant donné les risques potentiels des émissions anthropiques locales qui sont déjà importantes et croissantes. Une modélisation correcte de la composition et de la distribution verticale des aérosols dans la basse atmosphère Arctique est importante pour quantifier les effets radiatives directs et indirects des aérosols sur le climat. Les processus chimiques et physiques individuels à l'origine de la formation et l'évolution des aérosols dans l'Arctique ne sont pas suffisamment contraints par les quelques observations disponibles, en particulier en hiver où nos connaissances sont très limitées. Par exemple, les mécanismes de formation d'aérosols secondaires, comme les sulfates ou les organiques, demeurent mal connus dans la pénombre et le froid de l'Arctique en hiver. Le manque de compréhension quantitative des processus qui résulte du manque de données pertinentes est en partie responsable de la grande diversité et souvent de la mauvaise simulation des aérosols en Arctique. Cela nuit à notre capacité d'évaluer correctement les impacts des émissions anthropiques sur les aérosols et le climat de l'Arctique. CASPA comble d'importantes lacunes dans ces connaissances grâce à trois objectifs scientifiques inter-liés visant à améliorer la caractérisation, la compréhension et la modélisation des processus régissant 1) les sources et les voies de formation des aérosols arctiques, 2) le rôle du transport et du mélange des couches limites arctiques sur la formation et distributions verticales des aérosols, menant 3) à une meilleure évaluation des sources anthropogéniques locales et éloignées, sur les distributions et dépôt des aérosols arctiques et leur impacte sur le climat. Une combinaison de collecte de nouvelles données et de modélisation chimie-aérosols-climat sera utilisée pour améliorer les capacités de prévision des aérosols et donc du climat en Arctique. De nouvelles données seront recueillies dans le cadre d’une première campagne de terrain internationale consacrées aux aérosols en hiver (IGAC-Future Earth/IASC) PACES-ALPACA. Nous déploierons des instruments de pointe (janvier-février 2022, Alaska) pour caractériser les aérosols inorganiques/organiques, la stratification verticale et le mélange des aérosols et des précurseurs (mesures au sol, radar, profiles in-situ,,..) sur des sites influencés par les émissions locales/la brume arctique. Des filtres seront collectés pour de nouvelles analyses isotopiques en laboratoire, permettant de mieux comprendre les mécanismes et taux de formation des aérosols. Les données de terrain seront analysées en combinaison avec la modélisation multi-échelles afin d'améliorer les traitements des processus dans les simulations à l'échelle de l'Alaska et Arctique et mieux quantifier les contributions des sources locales, par rapport aux sources éloignées, et leurs effets radiatifs. CASPA regroupe 6 équipes français complémentaires travaillant sur la chimie, la dynamique et la géochimie de l'atmosphère, en étroite collaboration avec les équipes internationales PACES. Les résultats scientifiques seront communiqués aux intervenants, y compris les décideurs (Conseil de l'Arctique, GIEC), et le public par le biais d'activités de valorisation.

La fertilisation des cultures peut être un des postes importants d’émissions de composés organiques volatils (COV) qui forment des aérosols organiques secondaires (AOS) par leurs réactions avec les photo-oxydants atmosphériques. Dans un contexte sociétal incitant au recyclage des Produits Résiduaires Organiques (PRO) en agriculture, les effets comparés des fertilisants minéraux et des PRO sur ces émissions sont particulièrement d’intérêt. L’objectif de ce projet est d'élucider les mécanismes de production et dégradation de COV émis par différents PRO et de quantifier la formation d’AOS. Il répondra à ce problème fondamental en sciences atmosphériques en combinant des expériences de laboratoire et des mesures de terrain. Il vise également à modéliser cette formation d’AOS afin d’évaluer les impacts sur l'environnement à l’échelle d’un territoire agricole et de fournir des recommandations permettant de préserver la qualité de l’air suite à l’usage de fertilisants organiques et minéraux.

La gravité des incendies de forêt s’est récemment considérablement accrue, conduisant à une prise de conscience de leur effet sur le climat. Les feux de forêt libèrent d'énormes quantités de chaleur dans l'atmosphère, ce qui donne lieu à des orages extrêmes appelés Pyrocumulonimbus (PyroCb). Ces orages peuvent générer de forts courants convectifs qui injectent des panaches de fumée dans la stratosphère, où le temps de résidence des aérosols n'est pas limité par les précipitations. Différentes études récentes ont montré que l’impact de ces PyroCb sur la stratosphère à l’échelle globale rivalise avec celui des éruptions volcaniques modérées en termes d'ampleur et de durée, et les dépassent en termes de forçage radiatif. Après les incendies de forêt australiens de 2019/2020, les auteurs du projet ont fait la découverte frappante que les injections des PyroCb combinée au chauffage par le rayonnement solaire des aérosols carbonés dans la stratosphère génèrent des tourbillons de grande échelle persistant pendant des mois et confinant les produits de combustion et l'humidité dans des bulles qui s’élèvent jusqu’à plus de 30 km d’altitude. La capacité des panaches de PyroCb à s'auto-organiser en structures confinées et stables, faisant s’élever des aérosols absorbants et des gaz trace à impact climatique jusqu’à de très hautes altitudes, rend nécessaire l’étude de l’impact des forts incendies de forêt sur la stratosphère au cours des dernières décennies. En outre, l’augmentation de la fréquence et de l'intensité croissantes des feux de forêt liée au réchauffement climatique, incitent à évaluer en retour leur potentiel de modification du climat. Contrairement aux éruptions volcaniques dont le rôle dans le système climatique est bien connu, l'impact des PyroCb sur le climat via la rétroaction stratosphérique n'a jamais été systématiquement exploré. Ces informations sont d'une importance cruciale pour comprendre les différentes facettes du changement climatique et PyroStrat est conçu pour combler cette lacune. L'objectif de notre projet est ainsi de quantifier l'impact des PyroCb sur la composition stratosphérique et l'équilibre radiatif de l’atmosphère. Nous aborderons cinq questions scientifiques, à savoir : 1. Quelle est la composition des émissions de PyroCb dans la stratosphère et quelle est leur ampleur ? 2. Quelles sont les propriétés physico-chimiques et l'évolution des panaches de PyroCb dans la stratosphère ? 3. Quel est le forçage radiatif des aérosols de fumée et comment se compare-t-il à celui des aérosols volcaniques ? 4. Comment les changements de la composition stratosphérique affectent-ils les processus dynamiques ? 5. Quel est le rôle des PyroCb dans le bilan hydrique de la stratosphère et dans les processus chimiques affectant la couche d’ozone ? Les objectifs du projet seront atteints grâce à l’utilisation synergique de différents types observations et de modèles (chimie-transport, transfert radiatif et chimie-climat). La première étape sera de cataloguer les émissions de PyroCb dans la stratosphère à l'aide d’observations (WP1) et de caractériser leurs propriétés physico-chimiques (WP2). La deuxième étape évaluera l’impact des PyroCb sur la couche d'ozone et la composition stratosphérique, et quantifiera le forçage radiatif associé (WP3). Le consortium est composé de groupes de recherche de trois instituts français aux profils très complémentaires et reconnus internationalement en matière d'observation et de modélisation. La composante observationnelle du projet est renforcée par trois partenaires internationaux des États-Unis, du Canada et de la Nouvelle-Zélande. Dans son ensemble, le consortium apporte une expertise unique sur tous les aspects scientifiques du projet. Outre les réponses aux questions scientifiques, PyroStrat fournira de nouvelles données d'observation et de modélisation et des logiciels concernant la composition, la dynamique et les propriétés radiatives des émissions de PyroCb.

La réduction des émissions de méthane (CH4) est nécessaire pour atteindre les objectifs de l’Accord de Paris sur le climat. La vérification de ces réductions à l’échelle régionale et sectorielle peut s’appuyer sur des approches de modélisation assimilant des observations atmosphériques. Ces approches « descendantes » sont effectivement efficaces pour déterminer les émissions nettes de CH4 mais elles souffrent de défauts critiques pour la tâche envisagée : une connaissance incomplète des émissions naturelles de CH4 et des difficultés à séparer des sources de différents secteurs se chevauchant géographiquement. Les émissions naturelles de CH4 sont majoritairement issues des surfaces d’eau continentales (marais, tourbières, lacs…). Alors que des cartes d’émissions par les marais existent, aucun produit « grillé » n’est disponible pour les autres surfaces d’eau. Ainsi, les estimations mondiales des émissions par ces surfaces restent peu cohérentes en termes de localisation et d’intensité. Des cartes dynamiques de ces surfaces d’eau produites à partir d’un même jeu de données sont nécessaires pour assurer la cohérence et réduire les incertitudes sur les émissions de CH4. Les approches descendantes 3D s’appuient seulement sur des observations de CH4, en surface ou depuis l’espace et permettent d’estimer le flux net à la surface ou pour un petit nombre de secteurs d’émissions. Cependant, les mesures de CH4 seules ne suffisent pas à séparer les secteurs d’émissions se chevauchant. Les mesures isotopiques ou d’espèces co-émises comme l’éthane par le secteur du pétrole et du gaz ou le monoxyde de carbone par la combustion de la biomasse peuvent aider à discriminer les différentes sources. Pour cela, l’équipe de la coordinatrice du projet a récemment développé un système inverse (CIF-LMDz-SACs) qui intègre les observations des isotopes de CH4 comme contraintes supplémentaires à l’inversion. Le projet AMB-M3 a pour objectifs 1) de produire le premier produit cohérent et sur une grille des émissions par les marais, les tourbières et les lacs pour analyser les sources de CH4 mais aussi pour forcer les approches descendantes 3D, et 2) de discriminer les sources CH4 en améliorant les capacités d’un modèle inverse. Dans le premier volet, nous développerons des cartes dynamiques et cohérentes des sols recouverts ou saturés en eau en associant de l’information sur le couvert végétal et le type de sol (contenu en carbone), pour la période 1995-2020 à partir de la base de données GIEMS-2. GIEMS-2 fournit des données mensuelles des zones inondées, même sous couvert végétal dense, de façon cohérente dans les régions semi-arides et en prenant en compte les difficultés d’inter calibration des satellites successifs. A partir de ce nouveau produit, une estimation des émissions de CH4 par les marais, tourbières et lacs sera faite en extrapolant les densités de flux données par la littérature. En parallèle, des développements ont été faits au LSCE pour simuler les émissions de CH4 par les marais et les tourbières dans différentes versions du modèle de surfaces continentales ORCHIDEE. Pour le projet, ils seront intégrés dans la même version trunk d’ORCHIDEE pour simuler les émissions de CH4 et comparé aux estimations précédentes. Le second volet vise à démontrer le potentiel des contraintes liées à l’éthane ou le monoxyde de carbone dans un système de modélisation inverse pour mieux estimer les émissions de CH4. Des analyses seront menées pour combiner de façon optimale les différentes contraintes issues des mesures à la surface et des mesures satellites afin de bénéficier des avantages de toutes les observations. Finalement, le projet AMB-M3 fournira de nouvelles estimations des sources et puits de CH4 aux échelles mondiales et régionales sur la période 2010-2020 à partir de ces nouveaux développements sur les approches montantes (ORCHIDEE) et descendantes.

Les génomes représentent des unités cohésives au sein desquelles la plupart des gènes coopèrent pour augmenter la valeur sélective des organismes, par des contributions positives sur la survie et la reproduction. Cette coopération est largement basée sur le fait que la plupart des gènes sont transmis de façon équitable d’une génération à l’autre (e.g., les individus diploïdes transmettent les deux allèles d’un gène avec la même probabilité). Cependant, certains éléments génétiques sont capables de favoriser leur transmission aux dépens du reste du génome. Etant ainsi sur-représentés dans la descendance d’un organisme, ces éléments génétiques égoïstes peuvent envahir une population en quelques générations, même si cela est préjudiciable aux individus. Une pléthore de ces « drivers » a été rapportée dans la littérature et ils sont quasi ubiquistes chez les animaux et les plantes. Ils peuvent être localisés dans le noyau (e.g., meiotic drivers et éléments transposables) ou dans le cytoplasme (e.g., mitochondries et endosymbiotes égoïstes) des cellules. La réalisation de l’importance de ces éléments génétiques égoïstes comme sources d’innovation évolutive est relativement récente. Il est désormais établi qu’ils modèlent des processus biologiques fondamentaux tels que structure des génomes, régulation de l’expression génique, spéciation, déterminisme du sexe, développement et immunité. Les drivers causent des conflits génétiques car ils augmentent leur propre transmission au détriment des autres éléments génétiques d’un organisme. Dès lors, des variants de ces derniers sont sélectionnés s’ils atténuent l’action des drivers. Ainsi, on s’attend à l’évolution rapide de résistance empêchant la sur-transmission ou les effets des drivers. En plus de leur contribution à des innovations évolutives, les conflits génétiques et la résistance aux drivers sont d’une importance capitale dans l’ingénierie de systèmes de drive synthétiques, qui sont actuellement développés pour contrôler des vecteurs de maladies humaines et de pestes agricoles. En effet, un enjeu crucial est l’évolution de résistances à ces systèmes, qui pourraient ralentir ou empêcher leur propagation, et donc remettre en cause leur efficacité. Pourtant, notre connaissance de l’évolution et des mécanismes de la résistance aux drivers est limitée. Les distorteurs de sexe ratio sont particulièrement pertinents pour étudier la résistance aux drivers. Ces éléments égoïstes localisés sur les chromosomes sexuels ou transmis par un seul sexe induisent des biais de sexe ratio. Ces biais induisent de fortes pressions de sélection favorisant les génotypes produisant davantage d’individus du sexe sous-représenté, restaurant alors des sexe ratios équilibrés. Ainsi, on s’attend à l’évolution très rapide de résistance à des distorteurs de sexe ratio. Dans ce projet, nous analysons la base génétique, l’évolution et les mécanismes moléculaires du drive et de la résistance à deux distorteurs de sexe ratio emblématiques : (i) le système Sex Ratio (SR) Paris localisé sur le chromosome X de Drosophila simulans, et (ii) les endosymbiotes féminisants Wolbachia de l’isopode Armadillidium nasatum. Il s’agit d’une collaboration entre deux laboratoires français majeurs travaillant sur les éléments génétiques égoïstes, la distorsion de sexe ratio et la résistance chez les arthropodes : l’UMR 7267 Ecologie & Biologie des Interactions, CNRS/Université de Poitiers (Partenaire 1, expert renommé du modèle Wolbachia/isopode) et l’UMR 9191 Evolution Génomes Comportement Ecologie, CNRS/Université Paris Saclay (Partenaire 2, expert renommé du système SR de la drosophile). En se basant sur la forte complémentarité de notre consortium et sur l’utilisation des méthodologies les plus récentes de la biologie moléculaire et de la génomique évolutive, nous pourrons réaliser des avancées majeures sur la biologie des distorteurs de sexe ratio et l’évolution de la résistance aux drivers.

La chémoréception est impliquée dans de nombreuses fonctions biologiques chez les mammifères terrestres. Cependant, chez les mammifères marins, et plus particulièrement les cétacés, les capacités olfactives et gustatives demeurent largement méconnues. Notre projet vise à explorer pour la première fois la communication chimique et les adaptations évolutives des systèmes chimio-sensoriels chez ces animaux redevenus totalement aquatiques au cours de leur histoire évolutive. Notre approche pluridisciplinaire et novatrice, implique un réseau de spécialistes aux compétences complémentaires, afin d’intégrer 3 niveaux d’exploration: COMPORTEMENTAL avec l’étude de l’implication des sens chimiques dans l’alimentation et la vie sociale de ces espèces. NEURO-ANATOMIQUE avec l’étude des organes récepteurs et des structures cérébrales permettant d’intégrer les signaux chimiques et CHIMIQUE avec l’analyse des molécules émises par les individus et potentiellement impliquées dans la communication

Le ver de farine Tenebrio molitor est une source alternative de protéines prometteuse pour l’alimentation. L'optimisation de sa production à l'échelle industrielle nécessite une meilleure connaissance de l'évolution de ses principaux traits du cycle biologique et de leurs compromis. Le taux de croissance est essentiel car sa variation affecte la maintenance individuelle à long terme (ex: l'immunité), la survie et la reproduction. Ce projet vise à analyser les conséquences de la variation du taux de croissance ces traits majeurs du cycle biologique de T. molitor, avec l'objectif ultime de concevoir des stratégies de gestion pour optimiser sa production. Nous étudierons les coûts de croissance sur les traits de sénescence (en manipulant l'environnement de croissance et en caractérisant les traits de 17 lignées consanguines). Nous testerons également l'impact de la variation du taux de croissance sur l'immunité. Nous étudierons enfin les bases moléculaires des traits d'histoire de vie.

La symbiose et le mutualisme sont des moteurs de diversification du vivant et sources d’innovation biologique dans le monde microbien. Récemment, des assemblages magnétotactiques composés d’un protiste flagellé et de bactéries ectosymbiotiques biominéralisant des cristaux magnétiques ont été découverts. Leur symbiose mutualiste repose sur une magnétotaxie collective couplée à une syntrophie. Cette nouvelle forme de coopération remet en question notre vision de la biominéralisation magnétique chez les procaryotes et de la magnétoréception chez les eucaryotes, mais elle reste peu connue. Ce projet a pour hypothèse que cette symbiose a émergé plusieurs fois dans l’évolution des eucaryotes en tant qu’adaptation aux milieux aquatiques anoxiques. Nous proposons (1) de caractériser la diversité et l’écologie des holobiontes magnétotactiques, (2) d’identifier les bases fonctionnelles de la symbiose pour au final (3) élucider l’origine et l’histoire évolutive de la symbiose magnétotactique.

Alimentation, santé, bien-être, niveau de stress… Comment obtenir des renseignements pertinents sur les caractéristiques et l'évolution des systèmes urbains ? Par les sondages, les recensements et… les égouts ! Inspirés par les derniers développements en information chimique extraite des eaux usées, appuyés par nos succès récents, nous développerons un observatoire objectif, réactif et intégré du quotidien des parisiens par le suivi d'indicateurs comparables ou supplétifs des métriques en usage en Sciences Humaines et Sociales. Les cartographies géochimiques seront confrontées à celles des inégalités socio-économiques. Les trajectoires socio-économiques seront retracées via l'évolution des indicateurs géochimiques. Des actions de recherche interventionnelle impliquant une co-construction et une interprétation partagée des résultats promouvront l'implication des citoyens, des pouvoirs publics et des opérateurs.

L'air conditionné (AC) s'est répandu à partir des années 1950 aux Etats-unis pour améliorer le confort d'été. Cette technologie s'est depuis généralisée en Amérique du Nord, au Japon et dans les villes chinoises, mais elle reste marginale dans les pays en développement. Malgré des bénéfices substantiels, l'AC génère des émissions de gaz à effet de serre à travers la consommation d'électricité et l'émission de hydorfluorocarbones (HFCs), créant ainsi une boucle de rétroaction néfaste pour le système climatique. Il est en outre suspecté d'avoir des effets négatifs sur la santé et de conduire à l'abandon de techniques architecturales traditionnelles d'adaptation à la chaleur. L'expansion de l'AC pourrait prendre un tournant décisif sous l'effet conjugué du réchauffement climatique, de la hausse des revenus et de l'urbanisation. Cette conjonction de facteurs est particulièrement critique dans les pays africains, où les taux d'adoption d'AC sont inférieurs à 1%. Malgré son importance, ce défi n'a pas été étudié en détail. Pour répondre à ce besoin de recherche, le projet AFRICOOLING propose d'explorer les points aveugles du marché de la climatisation en Afrique dans trois work packages (WPs) conduits dans un cadre intégré de demande, d'offre et de politiques. Du côté de la demande, la recherche sur l'adoption de la climatisation s'est limitée aux déterminants climatiques et liés au revenu. D'autres facteurs importants tels que la santé, les comportements, les attitudes, la tarification de l'électricité et l'effet dynamique des vagues de chaleur doivent néanmoins être pris en compte. Pour lever ce verrou, des enquêtes de ménages (N=400) seront conduites dans le WP1 à Mombasa et Mwingi au Kenya et à Abidjan en Côte d'Ivoire. Les mêmes ménages seront enquêtés chaque année afin de constituer un panel de 4 ans suffisamment riche pour capter des effets dynamiques. L'équipe bénéficiera du support sur place de l'Université de Nairobi, de l'Institut Polytechnique Houphouët-Boigny (INP-HB) et de l'Institut de Recherche pour le Développement (IRD). Du côté de l'offre, la recherche s'est concentrée sur les ajustements de long terme du prix et de l'efficacité des climatiseurs aux Etats-unis. Afin d'étendre ce périmètre, le coordinateur a commencé à constituer une base de données à haute fréquence de produits de froid dans 13 pays africains en 2019. Des données de e- commerce sont collectées quotidiennement pour 13000 produits de froid (AC, ventilateurs, frigo) et un groupe de contrôle (smartphones, riz, etc.). Dans le WP2, ce travail sera pérennisé de façon à produire 6 années de données au terme du projet. Il sera complété par une campagne de relevés de prix auprès de supermarchés et de marchants de rue au Kenya et en Côte d'Ivoire. Au niveau des politiques encadrant la climatisation, les instruments traditionnels tels que les labels d'efficacité énergétique sont peu documentés en Afrique. En revanche, des politiques non- conventionnelles comme les barrières à l'importation d'équipements d'occasion ont été documentées au Ghana. Des politiques plus consistantes doivent néanmoins être mises en place dans le cadre de l'Amendement de Kigali au Protocole de Montréal qui vise à réduire les émissions de HFC. Dans le WP3, une analyse plus systématique des politiques africaines de climatisation sera conduite et couplée à des entretiens avec des décideurs liés à l'Amendement de Kigali afin d'identifier les facteurs d'efficacité des politiques. Les résultats des différents WPs seront intégrés au terme du projet pour discuter de trajectoires de climatisation et identifier les plus soutenables. Autour d'une équipe interdisciplinaire de 11 experts reconnus internationalement, le projet permettra au coordinateur d'embaucher une doctorante et un.e postdoctorant.e pendant trois ans. En respectant les plus hauts standards d'éthique, le projet produira des bases de données de grande ampleur mises en accès libre.

ICAD vise à réarticuler les visions et les projets définis à l'échelle d'un territoire pour le développement de systèmes d'approvisionnement alimentaire plus durables. Nous définissons de tels systèmes comme construits par des acteurs qui coordonnent leurs objectifs, leurs actions et leurs ressources dans un espace physique, culturel, économique, social et politique circonscrit qui évolue dans le temps. L'objectif d'ICAD est de mettre en évidence comment, à l'échelle d'un territoire en cours d'urbanisation et de croissance démographique, un large ensemble d'acteurs tels que ceux de la restauration collective privée et leurs fournisseurs, ainsi que diverses associations désireuses de maintenir l'agriculture et le patrimoine naturel, développent des systèmes alimentaires durables qui intègrent la production locale ou d'autres services territorialisés en circuits courts ou longs pour les « mangeurs » au travail. Le projet comprend trois axes : (a) Établir ce que signifie " une alimentation plus durable " pour les parties prenantes (dont les mangeurs) de la restauration collective et comment elle est réalisée ; (b) Analyser l'évolution du travail dans les systèmes sociotechniques qui la mettent en œuvre, leurs contributions à la durabilité désirée, leurs interactions et le rôle des innovations couplées dans ces transformations ; (c) Soutenir et analyser un processus systémique de conception collective et territoriale de l'approvisionnement en alimentation durable au travail sur un territoire. Le projet ICAD sera mené par une équipe interdisciplinaire (agronomes, nutritionnistes, analystes acvistes, économistes, gestionnaires et ergonomes) en relation avec les acteurs impliqués dans le Projet Alimentaire Territorial du Plateau de Saclay et de son voisinage. Ce territoire, situé en Ile-de-France, a connu un afflux massif de salariés sur une courte période. Beaucoup de ces nouveaux arrivants ont un niveau d'études élevé et des préoccupations environnementales importantes qui, combinés à la remise en cause des systèmes globalisés activée par la crise du Covid, impliquent une demande de refonte et de reconstruction des filières alimentaires mobilisées pour l’alimentation au travail. Ce contexte est donc opportun pour imaginer l'inclusion de nouveaux produits et services pour une alimentation durable au travail en collaboration avec les acteurs territoriaux et de la restauration. ICAD est formé de 4WP. WP0 est dédié à la gestion du projet, au travail interdisciplinaire pour la collecte et l'analyse des données et à la diffusion des résultats du projet. Le WP1 vise à saisir les différentes façons dont les acteurs appréhendent la durabilité alimentaire et les différents critères qu'ils objectivent pour qualifier la durabilité souhaitée. Le WP2 est destiné à comprendre l'évolution des réseaux qui contribuent à un approvisionnement durable en produits et services alimentaires à travers l'étude des pratiques et des motivations des acteurs (i) impliqués dans les circuits alimentaires pour développer l'approvisionnement alimentaire durable ; (ii) impliqués dans le soutien des politiques publiques à ces circuits. Le WP3 vise à accompagner ces acteurs dans une démarche de conception collective et territoriale par étapes, dont l'objectif est de débattre et d'identifier les actions à mener pour contribuer à l'approvisionnement alimentaire durable au niveau territorial. Ce travail interdisciplinaire et transdisciplinaire permettra de tirer des enseignements de ce cas spécifique pour construire des connaissances plus génériques sur la gestion de la transition vers des systèmes alimentaires plus durables. Il contribuera notamment (i) à explorer les caractéristiques de l'émergence et du développement d'innovations couplées pertinentes pour favoriser des systèmes d'approvisionnement alimentaire durables ; (ii) à identifier les obstacles et les opportunités actuelles à saisir pour faciliter de tels systèmes dans un contexte de forte urbanisation.

TransIndianDairy s'intéresse aux leviers techniques, organisationnels et institutionnels permettant une transition agroécologique à grande échelle. Il le fait en développant un cadre d’analyse multi-échelle sur les régimes institutionnels de ressources qui guide l'analyse (à la fois qualitative et quantitative) et soutient l'intégration des résultats. Les systèmes laitiers indiens sont étudiés pour leur importance locale et internationale et pour l'ampleur sans précédent des transitions dont ils font l’objet. Concrètement, l'équipe de 12 chercheurs en sciences sociales et biotechniques analysera la coévolution entre les modèles d’affaires laitiers de trois états indiens (WP1) et les dispositifs de gouvernance des transitions (WP2) ainsi que la performance multidimensionnelle des systèmes laitiers (WP3). Les résultats du projet seront à la fois scientifiques (articles, rapport, doctorat) et opérationnels (déverrouillage, diffusion des connaissances, coopération scientifique).

L'objectif de FOOD-RE est : 1) de reconstituer les conditions environnementales (écosystème, géosystème), climatiques et économiques (ressources alimentaires potentielles) des premiers homininés depuis leur "out of Africa" et 2) de distinguer les facteurs environnementaux de la dynamique migratoire des populations d'homininés et de grands herbivores au cours des 3 derniers Ma : variabilité climatique, herbivorie, géodynamique (volcanisme), incendies et processus érosifs. FOOD-RE s'appuie sur la découverte exceptionnelle de pollen de proto-céréales depuis 2,3 Ma, dans la série lacustre de 600 m de long d’Acigöl, (SO Turquie), qui permet de remettre en question le début de la culture des céréales au Néolithique. La méthodologie est interdisciplinaire (sciences de l’environnement, de la vie et humanités) et rétrospective. Elle s'appuie sur l'acquisition de données multiproxy et la modélisation. Nous travaillerons sur des archives naturelles, longues et continues, englobant la quasi-totalité du Quaternaire en Méditerranée orientale et occidentale, en particulier le travertin de Marseille.

La détection des espèces polluantes dans l'environnement (eau, sol, air) et dans les produits de consommation (aliments, produits manufacturés) est un enjeu majeur de santé publique et environnemental. De nos jours, de nombreuses substances chimiques ont été classées comme cancérigènes, reprotoxiques ou mutagènes probables (CMR), alors que leur utilisation reste très développée dans l'industrie et les processus de production. Parmi toutes ces substances, les herbicides dérivés de la s-triazine, comme l'atrazine, sont très représentés et restent parmi les produits chimiques les plus utilisés dans l'industrie agroalimentaire. La détection officielle actuelle des s-triazine, afin de répondre aux normes réglementaires, dans l'eau potable et l'environnement repose sur des méthodologies complexes et coûteuses mais néanmoins classiques, uniquement disponible en laboratoire. Dans ce projet, nous visons à fournir les bases pour méthode de détection optique sensible (selon les exigences de l'UE et de l'OMS) et sélective tout en étant simple et utilisable par des utilisateurs non experts afin de donner la possibilité de détecter les herbicides dérivés de la s-triazine sans équipement de laboratoire coûteux. Dans un premier temps, nous prévoyons de nous concentrer sur l'atrazine car c'est le plus pertinent de cette famille et l'un des plus utilisés dans le monde. Néanmoins, différents herbicides ce cette famille seront testés et comparés parmi les plus fréquemment trouvés dans l'environnement (y compris les produits de dégradation) et ceux encore commercialisés. En parallèle, ces dispositifs évolueront pour proposer une dégradation efficace et contrôlée à l'aide d'espèces réactives de l'oxygène. Pour proposer de tels systèmes, ce projet s'appuie sur le développement de puces microfluidiques innovantes intégrant des objets nano-hybrides et est soutenues par une équipe pluridisciplinaire (PPSM - ENS Paris-Saclay) qui combine l'expertise en conception moléculaire, synthèse organique, chimie supramoléculaire, fabrication et étude des nanomatériaux, et de la microfluidique. Plusieurs systèmes seront conçus avec une stratégie basée sur : une synthèse organique convergente; soutenue par une conception moléculaire in-silico. Les propriétés photophysiques uniques des nanocristaux semi-conducteurs et l'unité de reconnaissance sélective combinées à l'intérieur de puces microfluidiques permettront une détection hautement sensible et spécifique des dérivés de la s-triazine au niveau du ppb par des techniques basées sur la spectroscopie. Ce dispositif fournira des outils alternatifs pour la détection/quantification/dégradation directe et sur le terrain des herbicides polluants dans le sol, l'eau et les produits de consommation. Les objectifs de ce projet sont donc : - Développer un système microfluidique compact, intégré et piloté par ordinateur, utilisant les nanomatériaux développés de type QDs nano-hybrides, et dédié à la détection optique de l'Atrazine dans le sol et/ou l'eau. - Induire une dégradation contrôlée des herbicides en utilisant des objets nano-hybrides multifonctionnels de type "QDs - récepteur moléculaire" dans des puces micro/millifluidiques. Les résultats obtenus par ces dispositifs seront ensuite comparés aux méthodes en place dans les laboratoires ainsi qu’au récent travaux de recherche publiés dans la littérature. Ensuite, des applications ultérieures seront envisagées grâce aux liens de collaboration établis des utilisateurs finaux lors des précédents appels à projets. Par ailleurs, les travaux de recherche pourraient être étendus à d'autres produits chimiques, comme le Glyphosate. Les développements futurs pourraient permettre de proposer une détection différentielle pour sonder une large gamme de produits chimiques avec un seul dispositif. Enfin, le développement et le partage d'une technologie qui donne aux gens la capacité de se protéger eux-mêmes de la pollution environnementale est une perspective très inspirante.

Le projet propose un nouveau concept pour la dégradation des contaminants organiques dans les eaux souterraines, à pH neutre avec l'air comme seul oxydant. Il répond au besoin évident de développer des méthodes éco-compatibles et efficaces à long terme pour la remédiation in situ des sols et des eaux souterraines. Des preuves de concept récentes de notre équipe et d'autres montrent que les effets délétères et les limitations des processus d'oxydation avancés actuels utilisant des oxydants forts pourraient être surmontés. Ceci en exploitant la capacité intrinsèque des minéraux naturels de Fe(II) présents dans les sols et les sédiments à produire des espèces réactives de l'oxygène (ROS) et à dégrader des polluants organiques, avec l'air comme seul oxydant. L'application d'un tel concept à des sites réels nécessite une stratégie capable de quantifier la réactivité, la sélectivité et l'applicabilité des minéraux naturels et d'analogues géo-inspirés synthétiques, pour produire des ROS et dégrader les contaminants sans oxydants forts. La Tâche 1 (Réactivité) permettra de quantifier la capacité des minéraux du Fe(II) des sols/sédiments à produire des ROS et d'autres espèces réactives lors de l'oxydation par l'air. En effet, les argiles riches en Fe(II) et les sulfures de Fe(II) sont formés ou régénérés pendant les périodes d'engorgement en eau via la respiration microbienne anaérobie et sont susceptibles de produire des ROS lorsqu'ils sont exposés à l'air en période sèche. Le rôle de ces cycles redox naturels sur la dégradation des polluants organiques est largement inexploré. Nous étendrons cette approche, initiée sur les minéraux naturels riches en Fe(II), à des substrats géo-inspirés analogues de minéraux des sols, synthétisés pour cibler une large gamme de polluants organiques. La Tâche 2 (sélectivité) évaluera la capacité de ces substrats de Fe(II) géo-inspirés à dégrader les contaminants adsorbés à leur surface, en mesurant directement la cinétique de ces réactions de dégradation. Nous nous concentrerons sur les phyllosilicates riches en Fe(II) et les nanoparticules de sulfures de Fe, analogues aux minéraux des sols/sédiments, mais optimisés pour présenter des surfaces hydrophobes, une surface spécifique très élevée et des sites Fe(II) de surface réactifs. Ces substrats synthétiques seront donc conçus pour potentiellement dégrader une grande variété de molécules non polaires, y compris des pesticides hautement prioritaires, et seront ensuite testés en tant qu'amendements des sols/nappes dans la Tâche 3. La Tâche 3 (Applicabilité) mesurera la dégradation des polluants organiques dans des expériences en batch/mésocosmes qui seront menées sur des sols et sédiments contaminés, avec ou sans ajout de substrats synthétiques de Fe(II). La compréhension des mécanismes de dégradation des polluants et l'amélioration de leur efficacité reposera notamment sur l'identification et la quantification des produits de dégradation des polluants ciblés. Trois molécules modèles appartenant à des classes contrastées de polluants (antibiotiques quinones, herbicides phénylurées et HAP) seront particulièrement ciblées, dans le but de donner de nouvelles bases mécanistiques pour mettre en œuvre une assainissement in situ éco-compatible des eaux souterraines contaminées. Le projet posera ainsi les bases fondamentales d'un large éventail de futures applications écologiques, spécialement conçues pour un large panel de contaminants hautement prioritaires. En effet, il abordera directement la capacité des sols / sédiments naturels, authentiques ou modifiés avec des substrats réactifs, à dégrader ces contaminants organiques lors des cycles redox naturels. Cette approche unique fournira des indices sans précédent pour évaluer la résilience naturelle des milieux naturels vis-à-vis des contaminants organiques et pour concevoir des méthodes d'assainissement in situ à long terme basées sur des amendements éco-compatibles.

L’aviation est actuellement responsable de 2% des émissions de CO2 mondiales mais son impact est croissant. A l’heure actuelle, et pour quelques années encore, la densité énergétique du stockage d’énergie par batterie demeure trop faible pour les applications aéronautiques commerciales; il faudra donc continuer à avoir recours à la combustion dans des turbomoteurs ou turboréacteurs qui ont l’avantage de présenter un excellent rapport poids-puissance. En conséquence, le combustible utilisé devra être décarboné. Parmi les différents candidats, le dihydrogène H2 présente des propriétés intéressantes : il peut être produit par électrolyse de l’eau sans émissions de CO2, possède un pouvoir calorifique massique élevé et ne contient pas de carbone, ce qui empêche la pollution de polluants tels que le monoxyde de carbone ou les particules de suie. Toutefois, la combustion de l’hydrogène dans une chambre de type aéronautique présente des challenges à relever. D’une part, sa haute vitesse de flamme rend l’utilisation d’un prémélange air-hydrogène sensible au phénomène de remontée de flamme qui peut poser des problèmes de sécurité. D’autre part, sa température de combustion relativement élevée peut favoriser la production d’oxydes d’azote (NOx), une espèce polluante toxique. En outre, les flammes peuvent être sujettes au phénomène d’instabilité thermo-acoustique durant lequel le dégagement de chaleur se couple avec l’acoustique de la chambre de combustion, créant un phénomène de résonance pouvant mener à l’extinction ou à la destruction du moteur. Le projet FlyHy se propose d’apporter des briques pour lever ces verrous en étudiant la stabilisation de flammes hydrogène-air dans des configurations d’injection et des géométries adaptées à l’aéronautique. Pour cela, il repose sur une plateforme expérimentale, nommée X-ICCA, déjà présente au laboratoire EM2C. Cette plateforme est constituée de trois bancs expérimentaux de complexité croissante permettant de faire fonctionner le même système d’injection à différentes échelles. Le premier, SICCA, est basé sur un injecteur unique et permet d’étudier le comportement d’une flamme isolée. TICCA est constitué de trois injecteurs alignés pour fournir à la flamme centrale un environnement plus réaliste et étudier les interactions entre flammes. Enfin, MICCA reprend la forme annulaire des chambres de combustion aéronautiques et seize injecteurs sont mis en jeu. Ces trois bancs et ont été mis à profit pour des études sur des flammes propane-air prémélangées ainsi que sur des flammes issues de sprays de combustibles liquides proches du kérosène. Le projet FlyHy est constitué de 4 tâches scientifiques. La première d’entre elles consiste à concevoir un injecteur basé sur le principe d’injection directe d’hydrogène et à le caractériser dans SICCA. La résistance aux remontées de flammes, la production de NOx et le comportement par rapport à des sollicitations acoustiques (à travers le concept de fonction descriptive de flamme, FDF) seront analysés. La seconde tâche a pour but d’étudier les éventuelles différences de stabilisation et de FDF dues à la présence de flammes environnantes. Elle se basera pour cela sur le banc TICCA en y plaçant le modèle d’injecteur développé en tâche 1. Les tâches 3 et 4 se basent sur le banc MICCA et pourront potentiellement être menées en parallèle. La troisième tâche concerne l’étude des instabilités thermo-acoustiques azimutales associées à la circonférence de la chambre de combustion. Celles-ci sont connues pour être particulièrement problématiques car leurs relativement basses fréquences font que les flammes y sont très sensibles. Les FDF mesurées en tâches 1 et 2 seront mises à profit pour concevoir des modèles bas-ordre susceptibles de prédire le déclenchement de telles instabilités. Enfin, la tâche 4 a pour but d’étudier le phénomène d’allumage circulaire qui permet à la flamme de se propager d’injecteur en injecteur lors de l’allumage d’une chambre de combustion.

La photosynthèse artificielle, un terme déjà bien connu du grand public et des milieux politiques, promet de fournir un vecteur énergétique durable, l'H2, à partir de l ‘énergie solaire et de l'eau. La tâche la plus ardue qui attend les chimistes réside dans le premier segment de cette recherche, la captation de la lumière pour réaliser la réaction d'oxydation de l'eau. Les matériaux semi-conducteurs organiques émergent comme des candidats sérieux pour réaliser cette tâche. SCOOPE est basé sur nos récentes découvertes sur les oligomères conjugués nanostructurés de butadiyne et de polypyrrole suroxydé qui peuvent photooxyder l'eau pour libérer O2 sous irradiation en lumière visible. Dans ce projet, nous nous appuierons sur ces découvertes récentes pour étudier la formulation chimique exacte de ces matériaux, fournir des indications théoriques sur le mode de réactivité afin d'optimiser les propriétés photocatalytiques des photo-anodes pour s’approcher des combustibles solaires.

Les cellules solaires CuInGaSe2 devraient atteindre un marché mondial de 8,5 milliards de dollars d’ici 2024. L'efficacité record (23,4%) est obtenue avec un absorbeur de 2,5 µm déposé sur molybdène (Mo). Augmenter l'efficacité et réduire l'épaisseur de l'absorbeur sont les priorités actuelles de l'industrie. Des améliorations majeures sont attendues en remplaçant le contact arrière en Mo. Nous proposons de développer un nouveau contact arrière sélectif, transparent et passivé basé sur des oxydes métalliques et compatible avec les procédés de fabrication industriels. Nos résultats préliminaires montrent la compatibilité de cette approche avec un miroir en face arrière. Nous ciblons (1) une cellule solaire à base de CuInGaSe2 ultra-mince (400 nm, 20%) (2) une cellule solaire semi-transparent à base de CuInGaSe2 (10%), (3) comme étape préliminaire vers un tandem sur Si, une cellule solaire grand gap à base de CuInGaS2 (15%) directement déposée sur Si via ce nouveau contact.

La problématique du réchauffement climatique nécessite la mise en place d’une production d’électricité basée sur des technologies peu émettrices en CO2, comme l’énergie nucléaire. La sûreté est un des points-clé pour l’utilisation de cette technologie en raison des conséquences radiologiques potentielles d’un accident sur la population et l’environnement. Les événements de Fukushima en 2011 ont ravivé l’intérêt pour l’étude de nouveaux types de combustibles nucléaires (ATF : Accident Tolerant Fuel) dont l’objectif principal est d’accroitre le délai de grâce avant l’entrée en accident grave et de minimiser l’impact environnemental pendant les premières phases de l’accident, notamment en augmentant la rétention des produits de fission (PF) gazeux. Pour le combustible, le principe est d’ajouter un dopant à UO2 afin, notamment, d’augmenter la taille de grain du matériau. Framatome a ainsi développé un ATF consistant à doper UO2 par l’oxyde de chrome. Le gain dû à ce dopage sur la rétention des gaz de fission par le combustible a été démontré pour des températures en deçà de 1300°C. Cependant, aucune donnée n'est disponible sur le relâchement des produits de fission dits chimiquement actifs, en particulier ceux susceptibles d'être rejetés dans l'environnement lors d'un accident pour des températures supérieures. Trois PF, le césium, l'iode et le molybdène, présentent un intérêt particulier. Cs et I, PF volatils, ont un impact radiologique majeur en cas de relâchement de leurs isotopes 137Cs et 131I. Le molybdène n'est pas un PF dosant en cas d'accident, mais son comportement en cas de relâchement impacte fortement la chimie du césium et par suite celle de l’iode. Il a également un fort impact sur la chimie du combustible en agissant comme un tampon d'oxydation. Le projet BENEFICIA propose d'étudier la mobilité et la chimie de ces trois PF clés dans le combustible UO2 dopé avec Cr2O3, en vue d'évaluer l'impact du Cr sur leur relâchement en cas de accident. Ce projet regroupe cinq équipes (IP2I - coordinateur, IJCLab, IRSN, CEA, FRAMATOME) incluant les principaux acteurs en charge de la conception et de l'évaluation de la sûreté des réacteurs nucléaires. La première question concerne l'effet du dopage au Cr sur les mécanismes de diffusion thermique des PF dans UO2. En particulier, nous étudierons l'influence de la pression partielle d'oxygène (pO2) et de la taille de grain d’UO2 sur les coefficients de diffusion. Dans ce but, nous couplerons une approche expérimentale (implantation ionique simulant la production des PF dans le combustible, et analyses des profils de concentration par Secondary Ion Mass Spectrometry) et une approche théorique (calculs ab inito et de dynamique moléculaire utilisant les potentiels SMTB-Q). L’environnement local des atomes de Cr dans UO2 sera caractérisé par couplage entre rétrodiffusion Rutherford en mode canalisé dans des monocristaux dopés et spectroscopie d’absorption X (SAX). La seconde question porte sur l'effet du Cr sur la spéciation des PF dans UO2 en fonction de la température et de la pO2, deux paramètres évolutifs pendant une séquence accidentelle. Pour ce faire, la synthèse de combustible UO2 dopé avec les PF d'intérêt sera réalisée. Ces SIMFUEL seront chauffés sous atmosphère contrôlée, puis les espèces présentes avant et après recuit seront identifiées par Microscopie Electronique à Balayage, microsonde, SIMS et SAX. Enfin, les résultats expérimentaux (coefficients de diffusion, spéciation) seront implémentés dans des codes de simulation de sûreté actuellement développés par l'IRSN (MFPR-F) et le CEA (MARGARET) qui visent à modéliser le comportement des produits de fission dans le combustible en conditions accidentelles, et dans des bases de données thermodynamiques (MEPHISTA, TAF-ID). Une comparaison entre MFPR-F et MARGARET sera conduite sur la prédiction du relâchement des PF en conditions accidentelles et pour identifier les axes d’amélioration éventuelle pour la modélisation.

L’objectif de ce projet est de concevoir un module de puissance intégré au PCB sous contrainte électrique et thermique, en intégrant la contrainte de « 0-émission électromagnétique » et la maitrise de la fiabilité et la durée de vie. Les modèles et caractérisations électro-thermo-mécaniques développés pourront être exportés, adaptés et exploitées dans la conception générique de convertisseurs intégrés. Les avancées majeures qu’apportera ce projet dans la compréhension des phénomènes physiques (caractérisations, modes de défaillances) ainsi que dans l’exploration de technologies innovantes (nouveaux matériaux pour la reprise de contact) auront des retombées dans le domaines universitaires et industriels du PCB. Des améliorations notables pourront alors être apportées afin d’augmenter la fiabilité et la durée de vie de ces dispositifs. Enfin les études de durabilités menées apporteront des réponses nouvelles sur le plan économique et environnemental quant aux technologies d’intégration.

Le mauvais repliement et l'agrégation de peptides et protéines en fibrilles amyloïdes beta sont associés à de graves maladies humaines, notamment la maladie d'Alzheimer, l'encéphalite spongiforme, le diabète de type 2 et la maladie de Parkinson. L'objectif de ce projet est de réaliser et évaluer des nanoparticules intelligentes capables de nettoyer le sang des peptides aberrants et d'éviter ainsi leur agrégation. Ces nanoparticules sont des nanocylindres Janus avec deux faces qui peuvent être fonctionnalisées différemment et indépendamment. Une face sera fonctionnalisée pour interagir sélectivement et piéger les formes solubles de peptides amyloïdes aberrants, et l'autre face sera fonctionnalisée pour interagir avec l'albumine sérique (afin d'augmenter le temps de circulation et d'orienter la biodistribution des peptides amyloïdes vers le foie en vue de leur destruction).

Selon un consensus émergent, la cristallisation minérale à partir de solutions ioniques implique une séparation de phase liquide-liquide (LLPS) entre les réactifs et l'eau, comme pour les cristaux organiques. Mais la LLPS minérale est insaisissable de par sa courte durée avant précipitation solide. TITANS résoudra les questions fondamentales les plus débattues de la LLPS minérale: 1) évaluer à quel point les nanodomaines de réactifs sont liquides, 2) déterminer s'ils sont une phase thermodynamique métastable ou un motif cinétique, et 3) rationaliser l’évolution complexe du liquide vers l’amorphe et le cristal. Nous combinerons des mélangeurs microfluidiques rapides, des caractérisations in situ de la structure, de la chimie et de la dynamique, en synchrotron et en laboratoire, et des modélisations à l’équilibre et hors équilibre. TITANS aboutira ainsi à la représentation fiable d'un processus typique de la matière molle précédant la cristallisation de carbonates, oxalates et sulfates.