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Il est vital d'identifier de nouveaux médicaments pour faire face aux agents pathogènes résistants aux antibiotiques actuels. Les microalgues sont des organismes eucaryotes valorisables pour la production de composés d’intérêt, en particulier pour l’alimentation humaine ou animale. Elles sont traditionnellement cultivées en suspension dans des photobioréacteurs ou des raceways. Pour améliorer leur productivité et réduire les coûts environnementaux, une approche innovante, qui consiste à les cultiver dans un biofilm attaché à un support en mouvement, a été brevetée par trois des partenaires du projet. La start-up Inalve, née de cette technologie, a remporté plusieurs prix. Un biofilm est un assemblage de microorganismes insérés dans une matrice de polymères extracellulaires excrétés. Étonnamment, la plupart des espèces testées par Inalve sont capables de former des biofilms très résistants à la contamination biologique. Même en ajoutant du glucose, le rapport bactéries/microalgues reste faible, ce qui suggère que certains des composés libérés par les microalgues (et/ou les bactéries natives associées au biofilm) sont capables d'inhiber les envahisseurs et de jouer un rôle significatif dans la résilience et la stabilité du biofilm. Ces composés sont connus pour atteindre des concentrations telles qu’elles peuvent aussi impacter les micro-organismes planctoniques au voisinage du biofilm. Une vaste famille de substances allélopathiques a déjà été identifiée, lesquelles possèdent des bio-activités uniques à très fort potentiel en santé animale et humaine. Le premier objectif de ce projet est de valider notre hypothèse de résistance associée à la production de substances allélopathiques. Le second est de caractériser et de produire ces nouveaux bio-composés valorisables pour la santé humaine et animale. Nos cibles principales sont les antibiotiques, mais d'autres activités seront testées, en particulier antivirales. La découverte de ces molécules naturelles aura un impact considérable en termes de valorisation, notamment sur la protection des poissons et des crustacés d’aquaculture (principal marché d'Inalve), et en pharmacologie grâce à la découverte d’antibiotiques et de composés antiviraux. Photobiofilm Explorer est organisé en six volets techniques. Des biofilms de quatre espèces de microalgues marines à fort potentiel de production de composés allélochimiques seront cultivés et étudiés en même temps que leur phycosphère bactérienne. Le WP1 se focalisera sur l’effet de stress azotés sur la production de composés bioactifs. Le WP2 examinera le rôle des bactéries associées aux microalgues. Des outils de microscopie seront développés dans le WP3 pour évaluer la structure 3D des biofilms et leur relation avec la production de composés allélopathiques. L'activité antimicrobienne, la concentration et la nature des molécules allélochimiques seront étudiées dans le WP4 conjointement à un large screening de virus et de bactéries pathogènes pour l’homme et le poisson, inhibés par ces molécules. Les conditions favorisant la production allélochimique, une fois optimisées à l’aide des outils de simulation du WP5, seront testées avec les procédés pilotes d'Inalve dans le WP6. Le consortium réunit des équipes reconnues pour leurs expertises: interactions algue-bactérie (MARBEC), physiologie des microalgues (LOV), caractérisation 3D multi-spécifique des biofilms (INRAE & CS), modélisation mathématique (INRIA & CS), ingénierie des bioprocédés (CS), culture industrielle de biofilms (Inalve). Les acteurs ont déjà efficacement collaboré entre eux avec de nombreuses réussites. Le projet est coordonné par O. Bernard, spécialiste mondialement reconnu des microalgues et de l'optimisation des bioprocédés, avec une solide expérience de la coordination de projets.

La diversité moléculaire des alcaloïdes repose sur une machinerie enzymatique complexe amenant la formation de structures uniques, responsables de propriétés pharmacologiques spécifiques. Depuis quelques années et en particulier durant cette période, l’utilisation médicamenteuse de ces alcaloïdes est sérieusement affectée par des limites d’approvisionnement causées par leur faible synthèse in planta et par la surexploitation des ressources naturelles dont ils sont issus. Elucider les voies de biosynthèse correspondantes pourrait apporter des solutions en permettant le transfert de ces voies dans des organismes hétérologues pour un approvisionnement alternatif d’alcaloïdes d’intérêts par ingénierie métabolique. A l’heure où les principales voies de biosynthèse ont été identifiées, il apparaît indispensable de se concentrer maintenant sur les réactions plus originales assurant la formation d’alcaloïdes moins emblématiques mais dont le potentiel reste important. MIACYC propose ainsi de développer une procédure efficace d’élucidation de voies via l’identification des enzymes impliquées dans une cyclisation atypique de trois alcaloïdes majeurs (pléiocarpamine, vincamine et strychnine) puis d’assurer leur synthèse en levure et à terme celle de leur dérivés. Cette procédure d’élucidation originale repose sur la combinaison d’approches d’étude à l’échelle « single cell » de l’accumulation des alcaloïdes et des transcrits spécifiquement exprimés dans chaque type cellulaire pour tirer profit des compartimentations spatiales spécifiques existantes chez les plantes accumulatrices d’alcaloïdes et en particulier Alstonia sp. Le transfert en levures des gènes ainsi identifiés par CRISPR/Cas9 au niveau de hot-spots du génome permettra la création de « cellules usines » facilement cultivables pour la production d’alcaloïdes en bioréacteurs. Enfin, enrichir et combiner le panel d’enzymes de synthèse permettra de synthétiser de nouveaux composés aux propriétés variées.

Dans ce projet, nous étudierons un nouveau concept en catalyse hétérogène basé sur des structures « core-shell » où la phase active (nanoparticules métalliques) est recouverte d'un oxyde qui sert de support. Ce système contraste fortement avec la plupart des matériaux typiquement étudiés. Nos résultats préliminaires soulignent que les catalyseurs de type TiO2@Au@SiO2 montrent des performances supérieures en production d'hydrogène par photocatalyse (activité 10 fois supérieure) et en oxydation sélective du furfural (3 fois supérieure). INGENCat a pour objectif de fournir une compréhension fondamentale et d'identifier les sites actifs correspondants. Notre ambition est de résoudre le mystère qui entoure l'activité catalytique de ces catalyseurs par rapport aux matériaux classiques supportés. Nous avons également l'intention d’élucider leurs propriétés polyvalentes en photocatalyse et en oxydation sélective du furfural. L'analyse DFT de ces matériaux sera également effectuée.

Le projet ANISOFILM vise à développer un procédé d’ultrafiltration tangentielle combiné à la réticulation sous rayonnement ultraviolet (UV) afin de produire des films composites cellulosiques innovants avec des textures anisotropes contrôlées allant des échelles nanométriques à micrométriques. Bien que les nanocelluloses aient un potentiel élevé en tant que briques élémentaires dans les composites biosourcés, il demeure difficile d'atteindre une performance optimale pour ces matériaux. Ceci est lié à la nécessité d'obtenir une organisation quasi-parfaite sur une gamme d'échelle étendue. Au cours des procédés de fabrication actuels (extrusion, couchage, déposition, électrospinning, spin coating), l'une des principales difficultés est le contrôle de l'orientation des nanoparticules cellulosiques et l'obtention d'une homogénéité de leur organisation sur des domaines étendus. Actuellement, cette homogénéité est limitée car ces procédés sont couramment mis en œuvre à la concentration finale en nanoparticules des composites fabriqués. Le niveau de concentration est si élevé que les interactions colloïdales prédominent, les forces de pression, de cisaillement ou capillaires appliquées, empêchant un contrôle efficace des orientations sur une large gamme d'échelles. Cette limitation peut être dépassée à l'aide de la séparation membranaire. En effet, ce procédé permet de démarrer la mise en forme à partir de concentrations initiales dans le domaine dilué, où les forces de cisaillement et de pression sont suffisamment élevées vis-à-vis des forces d’interactions colloïdales pour induire un fort degré d'alignement des nano-objets près de la surface de la membrane. Il a été récemment montré que ce procédé, suivi par un séchage à l'air libre, permettait de générer des structures stratifiées avec une uniformité d'orientation au sein des couches sur des distances jusqu'à plusieurs dizaines de micromètres. (Semeraro et al. Colloids Surf. A 584, 124030 (2020) - doi.org/10.1016/j.colsurfa.2019.124030). Néanmoins, nos études ont aussi montré que des phénomènes de relaxation partielle pouvaient se produire en fin de filtration. (Rey C. et al. J. Membrane Sci. 578, 69-84 (2019) - doi: 10.1016/j.memsci.2019.02.019). Par conséquent, la méthode innovante de fabrication proposée dans ce projet est d'organiser tout d'abord la matière sous filtration tangentielle puis d'imprégner un polymère photopolymérisable et de le réticuler par rayonnement UV afin de fixer les structures générées. Les films minces composites seront conçus à partir de nanocelluloses (nanofibrilles ou nanocristaux) combinées à des particules induisant des propriétés fonctionnelles de conductivité, comme les nanotubes de carbone multicouches, ou barrière, comme les argiles naturelles. Les polymères réticulables sous UV seront de type résine acrylate combinée avec un photo-initiateur. Afin de comprendre les mécanismes organisationnels impliqués, nous mettrons en œuvre des caractérisations in situ par diffusion de la lumière et des rayons X aux petits angles (SAXS-USAXS et SALS) lors de l'ultrafiltration et de la photopolymérisation, et ex situ par observation directe par microscopie électronique (MEB et MET) et diffraction des rayons X (WAXS). Par ailleurs, les propriétés fonctionnelles seront aussi caractérisées et reliées à la texture des composites fabriqués. Cette nouvelle méthode de traitement permettra l'émergence d'activités industrielles pour la conception de nouveaux matériaux cellulosiques composites nano- à microstructurés et possédant des propriétés fonctionnelles améliorées, à savoir: i) des propriétés diélectriques et de conductivité, ii) des propriétés barrières à l'oxygène ou à la vapeur d'eau, iii) des propriétés mécaniques renforcées, ou iv) des propriétés optiques de transparence ou de réflectivité (iridescence).

Les peptides ribosomaux et modifiés post-traductionnellement (RiPPs) forment une classe émergente de produits naturels, principalement produits par les bactéries. Ces peptides sont caractérisés par la présence d'une grande diversité de modifications post-traductionnelles qui leurs confèrent une large diversité structurale et des propriétés biologiques majeures (i.e. activité antibiotique, anti-cancéreuse etc.). Parmi la multitude d'enzymes catalysant des modifications post-traductionnelles sur les RiPPs, les enzymes à radical SAM sont récemment apparues comme étant des biocatalyseurs majeurs. Ces enzymes, qui constituent l'une des plus grandes superfamilles d’enzymes du vivant, sont impliquées dans un très grand nombre de transformations chimiquement difficiles, souvent sans précédent. Dans le cadre du projet SAM4RiPP, nous avons pour objectifs d’explorer le mécanisme et le potentiel biosynthétique de nouvelles enzymes à radical SAM afin (i) de mieux comprendre comment ces enzymes interagissent et modifient leurs substrats peptidiques et (ii) de développer de nouveaux RiPPs hybrides aux propriétés améliorées. En effet, grâce aux particularités liées à leur biosynthèse, les RiPPs sont des composés extrêmement prometteurs pour développer, grâce aux approches de biologie synthétique, des antibiotiques innovants et moduler le microbiote humain.

Le peptidoglycane est un composant essentiel et spécifique de la paroi des bactéries. Constitué de longues chaînes glycanes pontées par de courts motifs peptidiques, ce polymère semi-rigide entoure la membrane cytoplasmique, conférant ainsi à la cellule une résistance vis-à-vis de la pression osmotique interne et déterminant la forme caractéristique de chaque espèce bactérienne. Le peptidoglycane constitue un véritable talon d’Achille pour les bactéries comme l’atteste l’existence d’un très grand nombre d’agents antibactériens qui le dégradent ou interfèrent avec sa biosynthèse. La majorité des enzymes de biosynthèse du peptidoglycane sont regroupées au sein de complexes multiprotéiques permettant de coordonner et de réguler leurs activités à la fois spatialement et temporellement. Ces complexes, appelés élongasome et divisome, présentent ainsi une organisation et une dynamique très précise au cours du cycle cellulaire. Leur formation et leur progression sont principalement contrôlées de l’intérieur de la cellule par des protéines filamenteuses formant un cytosquelette bactérien. Les éléments constitutifs du peptidoglycane sont synthétisés dans le cytoplasme, puis greffés sur l’undécaprényl-phosphate, un lipide spécifique qui permet la translocation de la sous-unité disaccharide-peptide à travers la membrane avec l’aide d’une flippase. La polymérisation du peptidoglycane est alors assurée par différentes enzymes catalysant les activités transglycosylases et transpeptidases qui libèrent le lipide porteur sous la forme undecaprényl-pyrophosphate du côté externe de la membrane. Le recyclage de l’undécaprényl-phosphate est essentiel à la biosynthèse du peptidoglycane du fait de son faible nombre de copies par cellule et de son utilisation pour la synthèse d’autres polymères de paroi. Il est recyclé par l’action de phosphatases de type BacA ou PAP2, qui agissent immédiatement après l’action des polymérases du peptidoglycane et dont la pluralité dans une même bactérie pose la question de leurs rôles respectifs. Le lipide est ensuite transloqué du côté interne de la membrane par un mécanisme inconnu afin d’entrer dans un nouveau cycle de biosynthèse. Le recyclage du lipide porteur représente un point critique dans le contrôle de la biogenèse de la paroi bactérienne qui n’a été que partiellement élucidé. En particulier, le lien entre les enzymes de recyclage du lipide et les machineries élongasome et divisome de biosynthèse du peptidoglycane n’est pas encore établi. Le projet BacWall vise à comprendre dans sa globalité le recyclage de l’undécaprényl-phosphate chez la bactérie modèle Escherichia coli. Ainsi, le rôle des protéines BacA et PAP2 dans la formation de l’enveloppe sera précisé par des approches complémentaires et multidisciplinaires (génétiques, biophysiques, biochimiques et microscopiques). Nous étudierons leur potentielle activité flippase, analyserons leur localisation et leur dynamique au cours du cycle cellulaire et identifierons leurs partenaires protéiques. De par son rôle essentiel, cette voie métabolique ouvre la voie vers de nouvelles stratégies antibactériennes. Par conséquent, le recyclage de l’undécaprényl-phosphate sera également étudié chez le pathogène multi-résistant Enterococcus faecalis. Nous mesurerons l’impact d’une atteinte de ce métabolisme, par des agents antibactériens ou par l’inactivation de gènes, sur le fitness et la virulence de ce pathogène en utilisant des modèles murins d’infection et de colonisation. Nous étudierons également le mécanisme d’action d’une bactériocine récemment identifiée qui cible la protéine BacA d’E. faecalis. Ce dernier point ouvrira la voie à l’exploitation de cette bactériocine comme agent antibactérien dirigé contre les entérocoques, ainsi qu’à des expériences d’ingénierie visant à étendre ou spécifier son spectre d’action vis-à-vis d'autres espèces pathogènes.

La N-myristoylation (MYR) est une modification lipidique N-terminale essentielle des eucaryotes. La MYR est catalysée par les N-Myristoyltransferases (NMT) et consiste en l'ajout d'un d'acide gras en C:14 à la glycine N-terminale (N-Gly) de la protéine cible. Le N-Gly est souvent démasqué après élimination de la première méthionine. La chaîne acyle ajoutée aiguille les protéines cibles vers divers compartiments cellulaires, comme les membranes plasmiques et internes, mais aussi le noyau et les mitochondries, où les protéines myristoylées (MYRées) interagissent avec des partenaires et déclenchent des signaux spécifiques. Des travaux récents de l'équipe 1 ont permis (i) d'identifier toutes les cibles putatives (Myristoylome) chez A. thaliana et chez l'homme et (ii) d’y confirmer la MYR réelle de dizaines d'entre elles en utilisant des approches structurales et protéomiques. Les données indiquent que (i) un pourcentage non négligeable de protéines subit une MYR partielle et (ii) MYR et N-acétylation (NTA) - une modification des protéines largement répandue – affectent les mêmes cibles. Ceci conduit à des espèces (protéoformes) avec différents N-termini. Comme la caractérisation de ces protéoformes est difficile et que moins de 10% du pool de protéines MYRé prévu a pu être directement identifié jusqu'à présent, aucune information n’existe sur la dynamique de ce sous-protéome ou sa réponse aux signaux externes. Une meilleure compréhension de la façon dont MYR influence les cibles cellulaires nécessite des données qualitatives et quantitatives précises de chaque protéine. De nouvelles stratégies protéomiques doivent être développées. L'objectif du projet est de valider trois approches complémentaires impliquant (i) la protéomique ciblée, avec fractionnement cellulaire et protéases alternatives, (ii) la libération de Myr-Gly par IpaJ à partir des protéines MYRées et (iii) l'étiquetage des protéines avec des rapporteurs sur les acides gras d'alcyne combiné avec détection bioorthogonale améliorée et analyse par spectrométrie de masse. Chaque stratégie apportera des données complémentaires. Enfin, l'imagerie des cellules entières couplée à une analyse du marquage métabolique des acides gras d'alcyne permettra de diagnostiquer l'impact global d'un stress spécifique sur le myristoylome dans les compartiments subcellulaires ou sur les tissus de l'organisme entier. Ces approches combinées augmenteront la connaissance de l'ensemble complet des protéines MYRé d’un organisme. En outre, elles apporteront des informations qualitatives et quantitatives sur le type et l'étendue de la modification que la cible MYRée peut subir: MYR, N-Acétylation ou non modifiée. Avec ces outils, nous testerons la dynamique d'un Myristoylome soumis à des stress abiotiques. Comme nous avons constaté que de nombreuses protéines MYRées sont impliquées dans la réponse à la carence au nitrate et à la sécheresse, nous caractériserons la contribution de ces deux stress spécifiques sur la plasticité de l'ensemble du Myristoylome et / ou des familles de protéines MYRées spécifiques. Cela comprend les protéines kinases et phosphatases calcium-dépendantes, qui sont des cibles majeures de MYR dans les plantes. Pour vérifier nos données et déclencher un déséquilibre NMT/NatA, nous utiliserons également des mutants de NatA et NMT1 d’Arabidopsis où la réduction du niveau de protéines correspondantes peut être induit. Ainsi, une réduction de l’expression de NatA mime l'adaptation au stress de la sécheresse. Enfin, la compilation des données individuelles résultant de diverses conditions de stress permettra de déchiffrer la réponse de chaque protéine MYRée et s'il existe un indice reliant la dynamique MYR à la réponse physiologique. Ce projet fournira de nouvelles méthodes permettant d'étudier à grande échelle la MYR, sa dynamique et son dialogue avec le NTA dans les cellules. Ces méthodes pourront être appliquées au-delà de la recherche sur les plantes.

La résistance aux antibiotiques devient un problème mondial de santé publique majeur. La tuberculose tue 1,5 millions de personnes par an, et le nombre de cas de multirésistance augmente. Les infections nosocomiales font 25 000 morts par an en Europe. Le développement de nouveaux traitements nécessite une compréhension profonde des mécanismes moléculaires de la résistance. L’ARN polymérase bactérienne est une enzyme essentielle pour l’expression des gènes et c’est une cible thérapeutique. Notre projet vise à comprendre le mécanisme moléculaire par lesquels l’ARN polymérase influe sur l’activité de la antibiotique fidaxomicine, et concevoir de nouvelles molécules antibactériennes analogues.

L’agriculture est actuellement confrontée à de nouveaux défis pour répondre à la demande croissante d’approvisionnement mondial en nourriture dans un contexte de changement climatique fort et de déclin des ressources naturelles en eau et en sol. Elle doit faire face à des bouleversements majeurs et s’adapter aux nouvelles conditions, en particulier environnementales, en relevant de nombreux challenges. Pour mieux appréhender cette adaptation, il est nécessaire de mieux comprendre des notions clés comme la variabilité génétique des plantes et les interactions entre la plante et son environnement. Dans ce contexte, des approches prédictives basées d’une part sur les connaissances génétiques et écophysiologiques des plantes et d’autre part sur la modélisation mathématique sont très prometteuses. Le projet Stat4Plant vise à développer de nouvelles méthodes statistiques et de nouveaux outils algorithmiques pour modéliser et analyser la variabilité génétique et les interactions entre la plante et son environnement dans un contexte de changement climatique. Le consortium regroupe des chercheurs en modélisation et en statistiques appliquées ayant une grande expérience de collaborations interdisciplinaires en sciences du végétal et des biologistes spécialistes des relations phénotypes-génotypes chez les plantes. Le projet est décliné en quatre axes de recherche principaux, portés par des collaborations étroites entre statisticiens et biologistes et motivés par des questions concrètes en lien avec des données biologiques. Le premier axe de recherche vise à développer des méthodes permettant d’identifier les processus biologiques clés du développement de la plante qui sont à l’origine de la variabilité génotypique observée. Les travaux de cet axe combinent des modèles mécanistes écophysiologiques complexes fortement non linéaires du développement de la plante, des modèles statistiques à effets mixtes pour la modélisation de la variabilité génotypique et des outils de tests statistiques, en particulier adaptés aux petits échantillons de données, pour l’identification des dépendances génotypiques des paramètres clés. Ces approches permettront d’identifier des leviers d’action en sélection variétale. Le deuxième axe est consacré à la modélisation conjointe d’un temps d’intérêt comme la floraison ou la récolte et d’un trait phénotypique dynamique qui dépend du temps comme la biomasse aérienne ou la présence de ravageurs. Les modèles joints considérés combinent un modèle de survie à effets aléatoires intégrant des covariables de grande dimension et un modèle non linéaire à effets mixtes pour le trait phénotypique dynamique. L’objectif est de sélectionner les covariables les plus influentes, d’estimer les paramètres du modèle et de prédire le temps d’intérêt. Ces méthodes permettront en particulier de prédire la date de floraison ou de récolte optimale. Le troisième axe de recherche consiste à proposer des méthodes permettant d’identifier parmi un grand nombre de covariables les plus influentes pour un trait phénotypique, seul ou conjointement avec un temps d'intérêt. Des modèles non linéaires à effets mixtes combinant des modèles mécanistes de développement et des modèles génétiques intégrant un grand nombre de covariables serviront pour la modélisation de la variabilité génotypique du trait d’intérêt. Des méthodes de sélection de variables adaptées au cadre non linéaire seront développées. Ces méthodes permettront d’identifier les facteurs génétiques importants influençant le trait. Enfin, le dernier axe de recherche a pour objectif de construire de nouveaux critères de sélection variétale, qui intègrent les aléas des conditions environnementales et prennent en compte simultanément plusieurs objectifs, comme par exemple maximiser le rendement et minimiser la variabilité du rendement. Des méthodes d’optimisation adaptées seront proposées. Ces critères seront des outils nouveaux d’aide à la décision pour les agriculteurs.

La magnéto et l'électroencéphalographie (M / EEG) sont des modalités d'imagerie cérébrale utilisées pour mesurer l'activité électrique du cerveau. Grâce à leurs résolutions temporelles très élevées, ce sont les seules techniques qui permettent un suivi direct de l'activité neuronale dans le temps. L'imagerie cérébrale M / EEG est utilisée en clinique pour les patients souffrant de crises d'épilepsie. Les problèmes de reconstruction de source à partir de mesures EEG (électro-encéphalographie) et MEG (magnéto-encéphalographie) sont des problèmes fortement mal conditionnés. Les approches actuelles souffrent de limitations sévères, parmi lesquelles une mauvaise résolution spatiale, l'absence de modélisation de la dynamique temporelle et la difficulté de fusionner les modalités. De plus, celles-ci ne fournissent que des estimations des sources (ou de cartes statistiques à partir desquelles est déduite l'activité), alors qu'une description probabiliste plus complète de l'activation des sources serait souhaitable. L'objectif principal du projet BMWs est de développer et de combiner pour la première fois plusieurs techniques de l'état de l'art pour estimer la dynamique spatio-temporelle fine de réseaux cérébraux avec une précision sans précédent, associée à une quantification des incertitudes, et de mettre en œuvre l'approche développée au sein d'une plate-forme logicielle open source commune. Au sein de BMWs, nous développerons des cadres bayésiens pour le traitement conjoint des données EEG / MEG dans une formulation spatio-temporelle commune, et pour obtenir non seulement des estimations quantitatives de sources spatio-temporelles mais aussi des probabilités d'activation et des mesures d'incertitude pour les régions cérébrales d'intérêt. Pour cela, nous nous appuierons sur des modèles de l'état de l'art (Bernoulli-Gauss et variantes) qui ont prouvé leur efficacité dans les applications de traitement du signal et de l'image. Nous combinerons également des développements en ondelettes en temps et en espace avec des a priori de parcimonie et parcimonie généralisée pour obtenir de meilleures estimations de sources localisées. Alors que les ondelettes temporelles sont couramment utilisées dans l'analyse de données EEG / MEG, l'utilisation d'ondelettes spatiales, à savoir des ondelettes définies sur la surface corticale (conçues spécifiquement à cet effet) est originale et devrait améliorer significativement la pertinence des modèles de sources. Enfin, nous exploiterons des mesures combinées de surface (EEG et MEG) et intracérébrales (SEEG). Ces dernières fourniront une vérité terrain d'une précision sans précédent, qui sera utilisée pour comparer les a priori des modèles Bayésiens et, si possible, pour contraindre la reconstruction basée sur l'EEG / MEG et ainsi obtenir de meilleures estimations de source. Pour la validation, nous bénéficierons d'enregistrements uniques de MEG, EEG et SEEG effectués chez des patients en évaluation préopératoire d'épilepsie. Les résultats du projet seront mis à la disposition de la communauté de neuroimagerie grâce à leur intégration dans la plate-forme logicielle open source MNE-Python, et un "data challenge" sur la reconstruction de sources spatio-temporelles basé sur des données conjointes EEG / MEG / SEEG obtenues dans le cadre du projet sera mis en place.

Le Square Kilometer Array (SKA) nécessitera des supercalculateurs à fortes contraintes techniques. Le Science Data Processor (SDP) chargé de produire les images multidimensionnelles du ciel devra exécuter en temps réel une chaîne d'algorithmes complexes à partir de données provenant de télescopes ayant un débit de plusieurs Tb/s sans aucune capacité de stockage. Le SDP devra également être le plus écologique possible avec un budget énergétique de seulement 1 MWatt pour 250 pétaflops. De telles exigences en matière d'énergie et de calcul impliquent que le SDP soit une architecture innovante orientée flux de données et hétérogène, basée sur un système HPC standard combiné à un FPGA ou à une architecture manycore de type GPUs ou MPPA de Kalray. Un défi crucial consiste à évaluer les performances, tant en temps qu'en énergie, des nouveaux algorithmes de flux de données scientifiques complexes sur des infrastructures de calcul complexes qui n'existent pas encore, ce qui est difficilement possible sans des méthodes de co-conception efficaces et des outils de prototypage rapide. SimSDP est l'outil de prototypage rapide pour les applications en flux de données de type SKA développée par Dark-Era. Grâce à une approche mixte originale basée sur l'exécution et la simulation, SimSDP a pour but de fournir des analyses précoces en termes d'utilisation de la mémoire, de latence, de débit et de consommation d'énergie. Suivant une approche d’Adéquation Algorithme Architecture, SimSDP s'appuiera sur un modèle de flux de données de l'algorithme et un modèle de l'architecture cible. SimSDP est bâti sur deux outils existants : PREESM et SimGrid. PREESM évalue avec précision les performances d'un seul nœud hétérogène ; SimGrid simule avec précision les communications entre les nœuds. Ainsi, l'association de PREESM et de SimGrid permettra des simulations fiables de systèmes HPC hétérogènes à grande échelle. Via SimSDP, les espaces des algorithmes et des architectures seront explorés dans le contexte de SKA. La nouvelle génération de pipelines d'imagerie en radioastronomie comme DDFacet sera décrite à un niveau d'abstraction élevé, adapté au ciblage de tout système HPC hétérogène multinoeuds que SKA pourrait choisir à l'avenir. Ensuite, plusieurs configurations d'architecture SDP (nombre de nœuds, type d'accélérateurs) et plusieurs configurations d'algorithmes SDP seront explorées conjointement grâce aux simulations à grande échelle offertes par SimSDP. En outre, des prototypes SDP sur MPPA et sur FPGA conçus par synthèse de haut niveau (HLS) et mis en place au radiotélescope NenuFAR de Nançay seront développés et profilés sur des jeux de données à petite échelle en streaming afin d'évaluer le potentiel des accélérateurs à low-power alternatifs à l'architecture GPU classique. Les performances sur GPU/MPPA/FPGA seront transmises au SimSDP via des annotations sur les graphes de flux de données. Les prototypes SDP seront également comparés aux simulations SimSDP sur des ensembles de données à moyenne échelle afin d'évaluer les nouvelles fonctionnalités de SimSDP. Dark-Era sera un consortium regroupant des compétences complémentaires en informatique, traitement du signal et astronomie, avec douze membres permanents provenant des équipes de SimGrid et de PREESM (IETR), du GPI au L2S et de deux équipes de radioastronomie aux Obs. de Paris et de la Côte d'Azur. Les résultats préliminaires obtenus par ce consortium en collaboration avec Atos-Bull dans le cadre du projet CNRS SKALLAS seront poursuivis. Deux doctorants travailleront sur l'association des outils PREESM et Simgrid dans SimSDP, et deux post-docs seront recrutés. Avec le soutien de SKA-France, ce projet de 4 ans vise à promouvoir les contributions françaises à SKA telles que DDFacet et à être une force de proposition pour SKA computing. Enfin, Dark-Era entend être le terreau de nouvelles collaborations internationales notamment à travers le réseau européen et international Rising STARS.

La qualité et la reproductibilité numérique des résultats des programmes est impacté par l’utilisation intensive de l’arithmétique flottante (FP). Or, le problème de la détection, localisation et correction de bugs numériques entre dans une nouvelle aire : celle de l’augmentation de la puissance de calcul utilisée, de l’émergence de nouveaux processeurs et nouveaux formats flottants pour traiter de nouvelles catégories de problèmes. Le projet InterFLOP propose une plate-forme modulaire évolutive, afin d'offrir aux utilisateurs des moyens pour analyser et contrôler le coût associé à l’utilisation des FP dans les programmes actuels en intégrant ces nouvelles dimensions. Elle offrira des méthodes et outils composites, en partant des outils existants développés par les partenaires et complétés par de nouvelles analyses. Il sera ainsi possible de bénéficier des propriétés et informations propre à chacun, afin de construire de nouveaux schémas d’analyse plus précis, rapides et informatifs, inaccessibles autrement.

Pour accroître l'efficacité des processus industriels basés sur la simulation, il faut améliorer les étapes de quantification de l'incertitude et d'optimisation numérique. De telles questions se posent dans la plupart des domaines de l'ingénierie (par exemple, l'énergie, les transports, l'agriculture) et des domaines scientifiques (par exemple, la biologie, la physique). Un problème majeur vient de la nature « boîte noire » du processus d'intérêt qui n'est souvent pas directement accessible : en général, les seules informations disponibles sont les sorties de la simulation « boîte noire ». En particulier, les informations dérivées, qui sont très précieuses dans le contexte de l'optimisation et de la quantification des incertitudes, ne sont pas disponibles. Cette situation est une conséquence directe de la complexité et de la diversité croissantes des problèmes industriels traiter (par exemple, couplage de simulateurs multi-physiques ou multidisciplinaires, modèles économiques, modèles d'apprentissage plus sophistiqués, intégration de variables incertaines ou non euclidiennes). Résoudre ce problème est donc un enjeu majeur avec des retombées industrielles directes et significatives. Au cours des deux dernières décennies, le domaine des méthodes d'optimisation « boîte noire » (BBO) a connu des développements théoriques et pratiques majeurs. Néanmoins, malgré la popularité croissante de ces méthodes, certaines limites fondamentales subsistent : en particulier, la taille des problèmes qui peuvent actuellement être résolus efficacement par les méthodes BBO ne dépasse pas quelques dizaines de variables et les méthodes permettant de traiter des problèmes avec des variables catégorielles sont limitées. Dans les applications réelles, le budget de simulation est souvent très limité. De plus, les algorithmes BBO sont eux-mêmes devenus complexes, ce qui soulève des questions sur leur généralité d'utilisation (choix des noyaux pour les MM) et sur la fiabilité de l'apprentissage des hyperparamètres. Les principaux objectifs du projet sont, conjointement, de développer des méthodes innovantes de simulation et d'optimisation basées sur des MM, tout en repoussant leurs limites actuelles de performance et d'applicabilité, guidées par des applications réelles. Ces applications sont liées à la conception et à l'évaluation des risques de systèmes complexes. Ainsi, les partenaires du projet fourniront des applications complexes et critiques dans les domaines des énergies renouvelables et décarbonées et du transport aérien à faible émission de CO2 afin de démontrer la pertinence et l'efficacité des méthodologies développées. L'ambition des partenaires est de relever les quatre défis suivants: - concevoir des MM adaptés à des problèmes de grande taille (généralement environ 100 variables d'entrée) dans le contexte d'un budget limité de simulations (environ 500); - adapter des stratégies d'enrichissement séquentiel aux problèmes de grande taille dans le contexte de la conception optimale et l’inversion en fiabilité; - développer des méthodes efficaces d'optimisation « boîte noire » capables de traiter des problèmes de conception optimale mélangeant des variables de différents types : variables continues, ordinales et nominales; - d’augmenter les performances du processus itératif (optimisation et construction de MM) en cas d'instabilités, de défaillances ou de résultats non physiques de la simulation : le but sera d'apprendre les contraintes cachées et de les intégrer dans la procédure séquentielle d’optimisation. Ainsi, le projet vise à (i) consolider et étendre les méthodes d'optimisation « boite noire » existantes afin de fournir une réelle amélioration de leur application aux problèmes industriels, (ii) partager les expériences et les méthodologies des partenaires industriels pour la résolution de problèmes industriels, (iii) intégrer les méthodes et les méthodologies développées dans des plateformes open-source développées par les partenaires.

Nous proposons une étude de l'intrication des phonons dans un condensat de Bose-Einstein (BEC) modulé périodiquement. Cette modulation donne lieu à des phonons corrélés et par analogie avec l'électrodynamique, elle est appelée effet Casimir dynamique. L'effet a aussi une profonde analogie la création de particules dans l'univers primitif, où il est appelé préchauffage. Les travaux de l'équipe théorique du partenariat montrent qu'une BEC modulée, produit des paires de phonons intriqués, mais qu'en raison des processus de dissipation, l'intrication n'est observable que dans certaines circonstances et pour une courte période. Nous proposons une des expériences utilisant une détection d'atomes uniques pour explorer cet effet afin d'identifier intrication. Nous pourrons ainsi simuler un système complexe, l'univers primitif, au sujet duquel nous ne sommes pas seulement incapables de faire des calculs détaillés, mais qui n'est expérimentalement que partiellement accessible aux observations.

Le but de ce projet est de controller la dissipation collective d'un ensemble atomic en agissant sur son interaction avec un champ résonant. Ce control sur l'émission spontanée collective nous permettra de construire un nouveau type de simulateur quantique dissipatif. Nous l'utiliserons ce contrôle pour supprimer la dissipation en induisant une forte sous-radiance et explorerons comment celle-ci peut être utilisée comme ressource pour des applications en métrologie quantique ou communications quantiques. Nous explorerons de plus les correlations entre multiples excitations stockées dans le système, et si de l'intrication peut être générée et stabilisée dans un système à N-corps dissipatif piloté.

Comme illustré par la récente refonte du Système International d’unités, les technologies quantiques peuvent apporter beaucoup à la métrologie. Une étape clé pour atteindre une métrologie quantique est de relier les deux standards électriques quantiques : le Standard de Tension Josephson (STJ) et le standard reposant sur la Résistance de Hall Quantique (RHQ). Il a été proposé en 1985 qu’un effet surnommé Oscillations de Bloch (OB), pouvait apparaître dans une jonction Josephson polarisée en courant. Il relierait ainsi fréquence et courant via la charge électrique 2e and permettrait donc de refermer le triangle de la métrologie formé par le STJ, la RHQ et les OB. Malgré de nombreuses tentatives, les OB n’ont jamais été observées. Cependant des résultats récemment obtenus par les membres du consortium TRIANGLE suggèrent qu’il est possible d’observer les OB. En se basant sur cette expertise unique au niveau mondial, TRIANGLE permettra la première observation des OB pour la métrologie.

L'information est aujourd'hui l'une des principales ressources dans le monde. Comme le souligne la crise actuelle de Covid19, notre société repose sur un besoin toujours croissant de traiter et de communiquer des données, avec des répercussions importantes sur la politique, les soins de santé, l'innovation, la vie des individus et l'économie. Grâce à l'amélioration des méthodes de chiffrement à clé publique, les particuliers, les banques, les gouvernements et les industries dont l’activité est stratégique ont atteint un niveau élevé de dépendance à l'égard de la transmission d'informations sensibles par Internet. L'amélioration de la sécurité dans la communication de l’information reste un problème majeur pour toute une variété de cas d’usage, pour lesquels les méthodes de chiffrement à clé secrète sont sûres et peuvent être mises en œuvre via des solutions quantiques. À cet égard, le domaine de la photonique quantique vise à exploiter les états quantiques de la lumière pour réaliser des tâches de communication et de calcul qui ne sont pas réalisables classiquement. Par exemple, la distribution quantique de clés permet d'établir des clés secrètes entre des parties distantes avec une sécurité inconditionnelle. Aujourd’hui, l'une des principales voies d'action réside dans la mise en œuvre de systèmes quantiques pour des applications et des cas d’usage réels, ayant des impacts sociétaux et économiques élevés. Dans ce cadre, l'utilisation d'états intriqués à haute dimension a récemment pris son envol en raison de la densification de la quantité d’information qu’ils permettent de coder sur des paires de photons, répondant ainsi au défi actuel de la communication quantique par fibre optique en termes de capacité de données, de robustesse, ainsi que de véritables preuves de sécurité. D'autre part, la photonique quantique intégrée a désormais atteint un niveau de maturité permettant le développement de solutions concrètes, compactes, flexibles et déployables à grande échelle, pour le traitement et la communication de l’information quantique. Ainsi, le consortium SPHIFA vise à être l’un des principaux contributeurs à cet effort, au travers de la conception et de la réalisation de systèmes quantiques photoniques de nouvelle génération permettant de créer, de manipuler et de détecter des états quantiques photoniques à haute dimension – qudits et clusters - codés dans le domaine des fréquences. SPHIFA abordera ce sujet en plein essor en mariant l'optique quantique et l'optique intégrée pour la mise au point de démonstrateurs de communication quantique multimode pleinement exploitables, autonomes et flexibles. L'ambition est de répondre à la quête visant les réalisations hors laboratoire en proposant des concepts et des choix technologiques nouveaux et stratégiques. Cette ambition s’inscrit dans la construction des futurs réseaux quantiques fonctionnels en renforçant les technologies et les protocoles de communication quantique. Les résultats démontrés dans ce projet devraient donc avoir un impact majeur au niveau international. Sur le plan stratégique, SPHIFA vise à promouvoir un programme de recherche collaboratif dans le domaine des communications quantiques, basé sur la complémentarité des partenaires, afin de permettre à la France d'être hautement compétitive au niveau international et d'occuper une position de leader en Europe, tant pour la technologie que pour les systèmes de communication quantique orientés vers les applications. Les retombées de ce projet seront à la fois scientifiques et sociétales, notamment en termes d'amélioration de la sécurité des échanges de données.

Le but de RUBIN-VASE est de concevoir et valider de nouveaux modèles variationnels pour l'évolution des activations neuronales dans les systèmes visuel et auditif, codant naturellement le principe neurobiologique de représentation efficace. En nous concentrant sur des modifications des équations de Wilson-Cowan pour la dynamique neuronale, nous visons à i) valider cette approche pour le cortex visuel primaire, à travers l'étude des patterns hallucinatoires ; ii) développer un cadre neuro-inspiré pour le traitement sonore et la reconstruction vocale, à partir des mêmes principes ; iii) comparer les modèles variationnels proposés à des modèles data-driven. Pour atteindre nos objectifs nous couplerons le développement de théories mathématiques rigoureuses avec leur validation numérique et expérimentale. Cela se fera à travers une interaction originale entre des techniques variationnelles ou issues de la théorie du contrôle et des expériences psycho-physiques.

Dans le projet NICETWEET nous développons une méthodologie à la fois innovante, complète et unifiée pour traiter un problème important qui apparaît dans de nombreux domaines, tels que l'économie, les finances et la politique. Plusieurs décideurs se retrouvent en compétition pour promouvoir leurs produits, services ou idées au sein d’un grand groupe d’agents qui sont connectés via un réseau social physique ou numérique. Les agents sont donc sous l'influence (endogène) de leurs voisins dans le graphe du réseau social mais aussi sous l'influence exogène des décideurs. Ces derniers ont une certaine connaissance du réseau social et de la dynamique d'opinion sous-jacente et l'utilisent pour implanter des mécanismes d’influence ciblés. Pour traiter ce problème intrinsèquement interdisciplinaire, nous avons formé une équipe de chercheurs qui possèdent les compétences dans les domaines suivants: théorie du contrôle et plus précisément dynamique de l'opinion, théorie des jeux, théorie de l'information, réseaux complexes et économie. Contrairement aux travaux les plus proches, nous supposons que le réseau social possède certaines caractéristiques essentielles pour modéliser de manière réaliste les applications économiques d'intérêt qui sont traitées. Il est très important de noter que nous supposons également la présence de multiples décideurs. Nos connaissances préliminaires sur les applications économiques indiquent que certaines caractéristiques clés doivent être prises en compte simultanément. Ces caractéristiques sont les suivantes: le réseau social est très grand est parcimonieux; les agents peuvent rejoindre ou quitter le réseau à tout moment; les décideurs peuvent avoir une connaissance imparfaite des paramètres du réseau social et de la dynamique des opinions; certains agents peuvent échanger non seulement leur opinion mais aussi leur fiabilité; présence éventuelle d'extrémistes. Une caractéristique fondamentale au regard de l’état de l’art est que la dynamique de l'opinion peut être contrôlée et de surcroît par plusieurs décideurs. Pour traiter ce problème de dynamique d'opinion contrôlée en présence de décideurs qui peuvent avoir des intérêts divergents (i.e., des fonctions d’utilités non-alignées), nous aurons recours à l’exploitation de la théorie des jeux et nous contribuerons à établir des passerelles entre la littérature formelle du contrôle et celle de l’économie beaucoup moins formelle. En particulier, un de nos objectifs techniques sera d’élaborer une technique formelle et systématique de conception de stratégies de marketing viral qui soient à la fois efficaces et implantables. Une question importante dans la conception des stratégies de marketing viral est la politique d’allocation spatio-temporelle d’un budget de marketing, publicitaire ou d’influence, le problème étant de savoir comment répartir un budget entre les agents des réseaux sociaux et dans le temps. L’efficacité sera mesurée en termes de qualité d’exploitation de la connaissance disponible pour un décideur ainsi qu’en termes de réaction stratégique. Pour concevoir ces stratégies et manager le risque propre à certaines voies de recherche, nous adopterons pour celles-ci plusieurs approches en parallèle. Une approche sera d’exploiter les théorèmes de caractérisation des performances limites sous information partielle pour des modèles de jeux stochastiques (répétés) comme guide de conception. Une autre sera d’exploiter et d’adapter des règles d’apprentissage multi-joueur telles que celle issues de l’apprentissage multi-agent bayésien. Pour mettre en oeuvre la feuille de route ambitieuse de NICETWEET et mener les recherches correspondantes, les résultats récents et prometteurs obtenus au sein du consortium seront exploités comme base du projet.

Les vingt dernières années ont vu l'avènement des preuves assistées par ordinateurs en mathématiques, et ce phénomène prend de plus en plus d'importance. Elles mobilisent divers niveaux de sûreté numérique, depuis les calculs rapides et stables jusqu'à la preuve formelle des calculs. Cependant, les routines et outils nécessaires sont en général ad hoc, ou peu (voire non) disponibles. La question de la sûreté numérique est aussi devenue critique pour la conception d'algorithmes de guidage et de contrôle, rendus plus complexes du fait de l'autonomie croissante des satellites. Nous proposons de développer un ensemble de théorèmes, d'algorithmes et de développements logiciels qui permettent d'exécuter des calculs au niveau de sûreté désiré. Pour cela, nous concevrons notamment des méthodes spectrales et une arithmétique polynomiale rapides et certifiées, avec les formalisations correspondantes. Il y aura une interaction constante entre le développement de nos outils et le traitement des applications qui la motivent.

Le développement de contrôleurs performants et fiables pour les véhicules connectés et autonomes (CAVs) nécessite la connaissance en temps réel de nombreuses variables. Des exemples de variables nécessaires pour le contrôle sont : distances longitudinales, vitesses et accélérations des véhicules à proximité ; position latérale du véhicule sur sa propre voie ; angle de lacet du véhicule ; angle de glissement ; angle de braquage ; accélération latérale ; et angle de roulis. Il y a aussi des variables environnementales qui doivent être mesurées, comme le coefficient de friction pneu-route, les plaques de neige et la présence d'obstacles inattendus. Mesurer toutes les variables ci-dessous nécessite des coûts très élevés. En effet, certaines de ces variables, telles que les angles de glissement et de roulis, peuvent être très coûteuses, nécessitant des capteurs de plusieurs milliers d’euros. Par exemple, le capteur optique « Datron » qui mesure l’angle de glissement coûte plus de 10k€. De plus, plusieurs variables ne peuvent pas être mesurées en raison de l’absence de capteurs à tout prix. Un CAV nécessite des capteurs et des actionneurs très fiables. La défaillance d’un capteur, la présence de cyber-attaques ou de manque d’information, peuvent mener à des accidents désastreux. Par conséquent, des modules fiables de diagnostic et de gestion des défauts sont nécessaires. De tels systèmes ne peuvent pas utiliser la redondance des capteurs, qui nécessite un coût élevé. Ces systèmes doivent donc s’appuyer sur des algorithmes d’estimation et une redondance analytique. Pour cela, le développement d’algorithmes d’estimation intelligents est très important. Dans ce projet, nous proposerons des idées originales et nous développerons des algorithmes d’estimations efficaces reconstruisant les variables d’état nécessaires pour le contrôle et le diagnostic. Les problèmes considérés sont le suivi de véhicules, l’estimation des défauts de capteurs et d’actionneurs, ainsi que la détection de cyber-attaques. Notre objectif est de proposé une nouvelle approche pour le suivi de véhicules dans les autoroutes ainsi que dans les routes urbaines. L’idée que nous explorerons est le développement d’observateurs non linéaires basés sur l’apprentissage. Plusieurs éléments dans un véhicule (comme les pneus) ont des modèles très complexes dont les paramètres varient dans le temps. Ce projet utilisera une approche de modélisation combinant des équations différentielles physiques et des réseaux de neurones adaptatifs basés sur l’apprentissage en ligne. En particulier, des phénomènes bien connus comme les rapports de force, le mouvement mécanique de Newton, la traînée aérodynamique, la résistance au roulement, la pente, les termes d’accélération combinés pour les accélérations latérale et de roulis et l’influence de l’angle d’inclinaison de la route seront modélisés par des équations différentielles. Les modèles de pneus pour les forces latérales et longitudinales, le cercle de frottement, les moteurs et les caractéristiques de rigidité et d’amortissement de la suspension seront modélisés par des réseaux de neurones dont les pondérations peuvent être initialement obtenus par la méthode de rétro-propagation. Les paramètres du modèle basé sur les réseaux de neurones et une partie des paramètres des équations différentielles physiques seront également mis à jour en ligne lors de l’utilisation régulière du véhicule. Des algorithmes plus sophistiqués et intelligents seront développés pour faire face aux défauts de capteurs, aux cyber-attaques et à la perte de données. Toutes les architectures complexes possibles de cyber-attaques seront étudiées. Bien que ce projet soit axé sur la recherche fondamentale, des développements expérimentaux sont au programme avec notre partenaire industriel FAAR. FAAR mettra à disposition du projet, une plateforme d’innovation haute technologie pour la validation des développements réalisés.

Le projet REPRO vise à: - Approfondir notre compréhension de la structure des programmes informatiques en découvrant des représentations canoniques de programmes, - Explorer leurs applications aux problèmes d'équivalence et de synthèse de programmes. Une représentation canonique est une façon différente de représenter un programme qui capture mieux leur identité : deux formes canoniques différentes correspondent à deux programmes au comportement différent. Nous savons peu de choses des représentations canoniques, à part dans des cas idéalisés restreints (le lambda-calcul simplement typé). Le projet REPRO propose d'étudier les formes canoniques de langages de programmation, en particulier les langagesfonctionnels fortement typés. Cela demande de nouveaux développements théoriques, et pourrait avoir de nombreuses applications pour décider l'équivalence de programmes (vérifier un refactoring) ou la synthèse de programme (deviner le code à partir d'une spécification partielle).

L'objectif de ce projet est de contraindre la composition et distribution spatiale et temporelle des composés organiques volatiles dans l'atmosphère de Titan. Cela sera fait en mettant à profit plus d'une décennie de mesures de la sonde spatiale Cassini-Huygens lors de sa mission autour de Saturne de 2004 à 2017. Les données obtenues sur les concentrations, profils verticaux et distributions spatiales et temporelles des composés organiques volatils seront comparés avec notre compréhension actuelle de l'atmosphère de Titan pour répondre aux questions clefs toujours actives sur le cycle du méthane, la photochimie ou la dynamique de cette énigmatique atmosphère.

Dans le modèle géodynamique de la Terre, un des événements les plus frappants est la transition du rifting continental à l’expansion océanique, car la plupart des paramètres impliqués changent fondamentalement (rift to drift, source mantellique des magmas, nature de la lithosphère, architecture de la plomberie magmatique, système hydrothermal). Malgré leur importance, les processus qui régissent le début de l’expansion océanique et la production associée de croûte magmatique juvénile restent des questions ouvertes de premier ordre pour la géo-communauté internationale. Il existe peu de contraintes quantitatives sur : la façon dont l’accrétion magmatique s’initie pour former un système stable de ride océanique ? comment et quand les processus magmato / tectoniques typiques de l’expansion océanique sont progressivement mis en place au cours de la phase de Transition Océan Continent (TOC) ? pourquoi, à un certain moment, l'amincissement continental passe à l'accrétion magmatique et amorce la rupture ? Ces questions fondamentales peuvent être abordées soit par la modélisation (numérique ou analogique), soit par la documentation quantitative des processus sur les TOC fossiles et / ou sur des segments de rift actifs matures, qui peuvent être considérés comme des rides naissantes. La région Afar à l'extrémité nord du système de rift est-africain est le seul endroit sur Terre où un rift continental magmatique et les processus de break-up associés sont exposés à terre. Ce système dissèque une grande province magmatique et est connecté latéralement aux rides océaniques de la Mer Rouge et du Golfe d'Aden. Il présente l'avantage clé d'exposer des segments magmatiques caractérisés par des morphologies contrastées, des styles magmato-tectoniques et une maturité qui ont été proposé comme des équivalents de proto-rides océaniques. L'hypothèse de travail de ce projet est donc que l'Afar est actuellement au stade final de la rupture continentale avec un début progressif d’accrétion magmatique. Les trois principaux segments magmatiques actifs, contrastés et complémentaires de l'Afar (Erta Ale, Dabbahu-Manda Hararo, Assal) offrent la possibilité d'étudier les processus mantelliques et crustaux qui contrôlent la focalisation progressive de l'activité tectonique et magmatique jusqu'à la rupture complète de la lithosphère continentale. Le projet MAGMAFAR a donc été conçu pour aborder cette question scientifique fondamentale et de premier ordre qui concerne la fragmentation d’un continent en contexte magmatique, et la transition rift - drift. Notre approche sera focalisée sur : (i) comment les processus magmatiques et tectoniques contrôlent les styles et les morphologies des segments magmatiques ? quels sont les paramètres qui contrôlent les caractéristiques des processus de proto-accrétion ? (ii) pourquoi et comment une production de magma stable et un transfert organisé vers la croûte s’installent et mènent à la rupture ? En Afar, il reste à comprendre précisément : comment les magmas sont générés ? comment est-ce qu’ils sont transférés dans la croûte ? comment sont-ils contrôlés par d'autres paramètres de forçage (en particulier le comportement mécanique de la lithosphère) ? Notre stratégie combinera la quantification à haute résolution des processus tectoniques et magmatiques dans les systèmes naturels (i) actifs et (ii) plio-quaternaires, qui serviront à leur tour à calibrer (iii) une modélisation thermo-mécanique. Une telle approche intégrée et multidisciplinaire, basée sur la combinaison de nombreuses compétences complémentaires (pétrologie / géochimie / géochronologie / télédétection / géologie structurale / modélisation thermomécanique), se concentrera sur la description complète de ces segments actifs uniques. Le projet MAGMAFAR produira un nombre important de livrables qui couvriront progressivement la description et la compréhension de la TOC magmatique, des processus individuels aux modèles généraux, à diverses échelles de temps.

Sur Terre, les minéraux siliceux sont un produit d’altération aqueuse permettant d’accéder à l’histoire de l’eau liquide des environnements de surface. Ils interagissent aussi avec le cycle du carbone et sont des hôtes durables pour la matière organique dont des plus anciens fossiles connus. Ils constituent ainsi d’excellentes cibles exobiologiques. Ces minéraux ont récemment été découverts sur Mars, à distance et in-situ, mais leur mode de formation demeure mal connu. PALEOSILICA étudiera les minéraux siliceux pour 1) déterminer leur mode de formation sur Mars, 2) qualifier leur potentiel exobiologique martien, 3) affiner notre connaissance de la Terre primitive dont l’emprunte minérale est effacée. Le projet implémente une approche multidisciplinaire et coordonnée, réunissant experts en géologie, minéralogie, planétologie, télédétection, géochimie et astrochimie. Il aura recours à des mesures de terrain, travaux expérimentaux, modèles et analyse de données.

Le facteur de transcription p53 coordonne la réponse cellulaire aux dommage sde l'ADN. Le niveau protéique de la protéine p53et son activité sont contrôlés par un réseau de signalisation comprenant entre autres les kinases de réponses de dommages à l'ADN (DDR) ATM/ATR/DNAPK (PIKKs), la E3-ubiquitine ligase Mdm2, la phosphatase Wip1 et la kinase Chk2. L'activité des kinases/phosphatases et les boucles de rétrocontrôle génèrent des pulses d'accumulation de p53, dont la duré et le nombre détermine les réponses transcriptionnelles médiées par p53 et le destin cellulaire. La compréhension actuelle du système est la suivante: i) l'expression constitutive de p53 et la régulation de rétrocontrôle de sa E3-ubiquitine ligase Mdm2 maintiennent des niveaux protéiques basaux faibles; ii) les PIKKs activent p53 et inhibe Mdm2 tant que les dommages de l'ADN ne sont pas réparés; iii) l'accumulation de p53 déclenche l'expression de Mdm2 et Wip1; iv) Wip1 efface les modifications effectuées par les PIKKs. Bien que ces activités expliquent en grande partie les dynamiques observées de p53, de récents résultats, obtenus par des perturbations pharmacologiques ou des expériences de biochimie, ont mis en évidence l'existence de mécanismes de régulation supplémentaires. Nos groupes se sont intéréssés à des mécanismes de phosphorylation du réseau de réponse aux dommages de l'ADN par p53 (p53-DDR) encore non-explorés: i) les protéines de ce réseau présentent des sites de (dé)phosphorylation par les PIKKs, Chk2 et Wip1 abondants et groupés; ii) les pulses répétés de p53 dépendent de l'activité de Chk2 plutôt que de celle des PIKKs. A partir de ces découvertes, nous formulons les hypothèses suivantes: i) les sites de modifications groupés agissent comme des tampons qui établissent des niveaux de seuil et des horloges moléculaires après les dommages de l'ADN; ii) ATM déclenche les pulses de p53 en réponse aux dommages sévères, tandis que Chk2 est responsable du maintien de l'activité de p53 et permet les réponses cellulaires aux dommages prolongés. Nous proposons de valider ce modèle par des expériences combinées aux niveaux biochmique et cellulaire. Nous évaluerons comment la présence de phosphosites groupés modèle les cinétiques des DDR sévères et prolongées. A cette fin, nous nous concentrerons sur les modifications de Mdm2, Chk2 et Wip1 et comment elles affectent leurs activités. Concrètement: i) nous détaillerons les activités compétitives des PIKKs, Chk2 et Wip1 sur p53, Mdm2, Chk2 et Wip1 site par site et quantitativement grâce à la spectroscopie RMN; ii) nous mènerons des études structurales pour comprendre les mécanismes d'inhibition/déstabilisation de Mdm2, Chk2 et Wip1 par leurs phosphorylations; iii) nous examinerons les rôles fonctionnels des sites de phosphorylation par ingénierie génomique utilisant le système Cas9 et en observant des cellules uniques par microscopie de fluorescence de cellules vivantes; iv) nous évaluerons comment la balance entre les activité des PIKKS, Chk2 et Wip1 modèle la DDR dans les cellules. Ceci nous permettra de construire des modèles mathématiques rendant compte des niveaux de seuil de dommages de l'ADN et prédisant les dynamiques de long-terme de la p53-DDR. Ainsi, en intégrant des informations biochimiques et structurales, des données de signalisation cellulaire en temps réel et nue approche de biologie des systèmes, nous aurons accès à une meilleure compréhension de la réponse aux dommages de l'ADN par p53 et nous pourrons ainsi mieux la manipuler dans le contexte des thérapies anti-cancer.

Les chloroplastes fonctionnent principalement comme des bioréacteurs convertissant la lumière en énergie chimique. En outre, ils agissent également en tant que centre de régulation pour la communication intracellulaire et la médiation des impacts environnementaux en régulant l'expression des gènes nucléaires. Les protéines chloroplastes sont codées par les génomes du plastide ou du noyau. Plusieurs complexes multi-protéines chloroplastiques, tels que celui de la RuBisCO (D-ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase / oxygénase - l'enzyme principale du cycle de Calvin-Benson et la protéine la plus abondante sur terre - sont assemblés à partir de sous-unités issues de chacun des deux génomes plastidique et nucléaire. Toutes les protéines localisées dans les chloroplastes, indépendamment de leur origine, subissent de nombreuses modifications co-et post-traductionnelles (CTM et PTM), qui jouent un rôle important dans la stabilité, l'accumulation, l'activité, l'assemblage et la compartimentation de ces protéines. Cependant, les CTM et les PTM des protéines plastidiques et de leurs modificateurs catalytiques n'ont pas été explorées de manière intensive à ce jour et le nombre de modifications identifiées augmente continuellement. Au cours des dernières années, la collaboration entre les trois équipes (Gif, Münster et Berlin) a conduit à une série de résultats préliminaires mettant en évidence les spécificités des systèmes de modifications N-terminales du plastide ainsi que les fonctions modulées. Ces éléments constituent les fondements du projet CANMORE. L'objectif primordial de CANMORE est d'élucider le (s) rôle (s) des modifications N-terminales (NPM) spécifiques des plastes et leur interdépendance réglementaire avec d'autres PTM. Via trois objectifs interconnectés, nous effectuerons une caractérisation structurale et mécanistique des modificateurs plastidiques impliqués dans les NPM et les PTM associés. Une grande importance sera accordée à la maturation N-terminale non conventionnelle et énigmatique de la grande sous-unité RuBisCO. Une compréhension détaillée des modifications des protéines survenant sur RuBisCO, en particulier dans des conditions environnementales défavorables, sera nécessaire pour parvenir à une compréhension et une éventuelle amélioration future de l'activité de RuBisCO et de la photosynthèse en général. Dans ce contexte, nous fournirons une étude approfondie du N-terminome plastidique et de l'acétylome en réponse au stress thermique, qui est particulièrement important pour l'activité de RuBisCO. Collectivement, le projet CANMORE fournira non seulement une analyse complète de la machinerie du MNP plastidique, mais améliorera également considérablement notre compréhension des conséquences des MNP sur des activités plastidiques spécifiques et lors de l'évolution des conditions environnementales. Pour ce projet, une synergie d'approches complémentaires impliquant la protéomique, la biochimie, la biologie structurale, la génétique et la biologie cellulaire sera proposée. Le projet CANMORE réunira trois groupes très complémentaires [Carmela Giglione, Team1 (France); Bernhard Grimm, Team2 (Allemagne); et Iris Finkemeier, Team3, (Allemagne)] avec des intérêts et un leadership mondial à la fois dans les CTM / PTM et la physiologie des chloroplastes.

La compréhension de l'interaction entre spins appariés est un enjeu majeur pour l’électronique moléculaire et les cellules solaires organiques. En effet, à cause des faibles interactions spin orbite dans ces systèmes, l'état de spin impose des règles de sélection strictes pour les états photoexcités. Les processus impliquant le spin semblent également importants pour les pérovskites hybrides, sur lesquels des progrès remarquables ont été réalisés ces dernières années : elles permettent désormais la réalisation des dispositifs optoélectroniques performants . Les effets de spin sur les états photoexcités sont en effet étudiés avec attention dans des contextes finalement très différents. Dans ce projet, nous nous concentrerons sur deux aspects: la fission excitonique au cours de laquelle un exciton singlet se divise en deux excitons triplets d'énergie deux fois plus faible et les processus dépendants du spin dans des systèmes de quelques couches de pérovskites hybrides jusqu'à la limite d'une monocouche isolée. Dans ce projet, nous proposons d'introduire la technique de résonance magnétique détectée optiquement (ODMR) large bande, comme méthode puissante pour sonder la nature d'états bi-exciton quintets (avec un spin total S=2) formés à la suite de la fission excitonique. Des expériences récentes au LPS ont montré que cette approche permet de caractériser de manière univoque les sites moléculaires occupés par les deux excitons triplets appariés qui forment le bi- exciton. En complément, l’équipe de Berlin mènera des expériences de résonances magnétiques pulsées ainsi que de la spectroscopie diélectrique (LPS). La combinaison de ces techniques va permettre de caractériser la configuration moléculaire des bi-excitons, l'interaction entre les excitons triplets (via leur énergie d'échange) mais aussi les différents temps de vie. L'équipe de NEEL poussera les limites de l'ODMR pour sonder un bi-exciton unique pour révéler des effets plus subtils lies à la structure hyperfine qui sont cachées lors d'une moyenne d'ensemble. Cette information caractérisera très précisément la structure des fonctions d'onde des bi-excitons. L'ensemble de ces informations permettra d’abonder un modèle théorique quantitatif des bi-excitons qui s'appuiera sur l’expertise en chimie quantique de l’équipe de Bayreuth. Cette dernière réalisera aussi des expériences de spectroscopique pour sonder le rôle de bi-excitons dans les processus d'annihilation triplet-triplet et de conversion ascendante de photons. Les matériaux utilisés pour les cellules solaires et la conversion ascendante en couches minces, ont une morphologie complexe, éloignée de celle des monocristaux. Le LPS et le GEMaC concevront une expérience d'ODMR dans une version résolue spatialement, dite de microfluorescence. Ce développement, qui sera finalisé dans le cadre du projet, permettra aussi d'étudier les propriétés de pérovskites-hybrides dans la limite de monocouches réalisées par déposition de vapeur chimique. Ces échantillons, synthétisés au GEMaC/LPS, permettent de réaliser des hétérostructures Van-der-Waals dont les propriétés peuvent être facilement modulées par une tension de grille. La compréhension des effets optiques dépendants du spin dans des nanofeuillets de pérovskites est une direction de recherche très prometteuse sur laquelle se concentrera l'équipe du GEMaC. En conclusion, le projet MARS développera des méthodes optiques dépendantes du spin originales pour sonder les propriétés d'états photoexcités impliqués dans la fission excitonique. Ces techniques permettront de sonder également de nouveaux matériaux tels que les nanofeuillets MAPI avec un fort impact en optoélectronique fondamentale et appliquée.

Bien que les insectes herbivores et leurs plantes hôtes dominent une grande partie de la biodiversité terrestre, les facteurs qui déterminent la spécificité des insectes herbivores à leur plantes hôtes et leur gamme d'hôtes sont encore mal compris. Les adaptations biochimiques des stades larvaires pour neutraliser les défenses chimiques des plantes hôtes sont cruciales pour la colonisation des plantes hôtes. La pyrale du chou, Plutella xylostella (Lepidoptera : Plutellidae), utilise une large gamme de plantes hôtes parmi les Brassicaceae et les familles proches, qui sont toutes défendues par le système très diversifié des glucosinolate-myrosinases. Nous avons déjà montré que la glucosinolate sulfatase (GSS) larvaire est essentielle chez cet insecte pour son adaptation à sa plante hôte. Nous avons également montré que les trois gènes GSS de P. xylostella codent pour des enzymes avec différents spectres de substrats et répondent différemment aux glucosinolates des plantes hôtes. Grâce aux connaissances détaillées sur la défense chimique des plantes à base de glucosinolates et à notre capacité à déterminer les propriétés fonctionnelles des gènes GSS et de leurs produits chez les insectes, l'interaction entre les Plutellidés et leurs plantes hôtes offre une occasion unique de comprendre les bases fonctionnelle, écologique et évolutive de l'adaptation des insectes à leurs plantes hôtes. Dans ce projet, nous étudierons la dynamique du changement de la fonction des GSS au cours de l'évolution en explorant les propriétés biochimiques des enzymes codées dans une large gamme de Plutellidés avec différents degrés de spécialisation à leurs plantes hôtes et leur défense chimique à base de glucosinolate. Nous prédisons que les espèces d'insectes ayant un spectre large et diversifié de plantes hôtes possèdent une activité GSS vers une large gamme de glucosinolates. En revanche, les espèces dont le spectre d'hôte est étroit (et en particulier les espèces monophages) devraient avoir une activité GSS avec un spectre de substrat étroit. En reconstruisant les gènes GSS ancestraux et en caractérisant les enzymes GSS existantes et ancestrales, nous déterminerons les changements qui ont eu lieu dans la fonction GSS et la direction des changements d'hôtes. Les résultats de ce projet permettront de mettre en lumière plusieurs questions existant de longue date sur l'interaction entre les plantes et les insectes herbivores : Pourquoi les insectes herbivores se nourrissent-ils de certaines espèces végétales et pas d'autres ? Pourquoi certains insectes ont-ils une large gamme d'hôtes alors que des espèces proches ont une gamme d'hôtes étroite ? Quels sont les facteurs qui déterminent la spécificité de la plante-hôte et la gamme de plantes-hôtes ?

Les données numériques, en format textuel, semi-structuré ou structuré, que ce soit du CSV, RDF, JSON etc. sont produites à un rythme très important, et fournissent un miroir numérique de l'activité humaine. Les données numériques sont souvent au coeur de la démocratie et du débat public. Ceci exige des méthodes computationnelles qui facilitent, protègent et éclaircissent les échanges d'informations entre des utilisateurs et/ou des institutions. Nous identifions une arène comme un ensemble d'organisations et individus, ainsi que du contenu structuré ou pas sur un certain sujet qui les intéresse. Pour établir la vérité d'une affirmation, on recherche dans le contenu de l'arène digitale des données pouvant la confirmer ou l'infirmer, ainsi que des éléments contextuels permettant de l'interpréter. Ceci suppose la capacité d'interconnecter les sources de données dans l'arène. Pour la confiance dans la qualité du résultat de telles vérifications, il est crucial de modéliser et de préserver les sources de données de l'arène en tant que citoyens de première classe, dans tous leurs détails et en lien avec la source les ayant publié. Ceci est nécessaire pour permettre d'identifier très rapidement les preuves (sources) pour chaque élément d'information qui en est dérivé. Notre projet vise à définir, développer et déployer dans des applications journalistiques un Arena Management Systems (AMSs), un nouveau type de système intelligent s'adaptant aux données et aux utilisateurs afin d'organiser, analyser et interconnecter des contenus dans une arènes. Des utilisateurs "déposent" des sources en différents format dans l'AMS; celui-ci en construit un graphe qui reflète leur structure, ainsi que des entités et relations extraites, et des éléments d'interconnexion ("signaux faibles") tels que des codes, hashtags, emails etc. L'intérêt des élements d'interconnexion est de faire un lien entre les contenus des sources, même lorsqu'il n'y a pas assez d'information pour qu'on puisse en extraire une entité. Notre collaboration avec des journalistes du Monde a montré qu'une couverture faible pour des sujets d'intérêt journalistique est la norme plutôt que l'exception, p.ex., dans les enquêtes Panama Papers ou sur l'interférence de la Russie dans des élections en Occident, des connexions cruciales ont été faites à travers des noms d'entreprises obscures (car fictives), des identifiants de bloggers anonymes etc. L'AMS stocke et indexe le graphe, permet son interrogation par des mots clés (où l'on cherche les connexions, p.ex., entre "Assemblée Nationale" et "Russie") ainsi que par une exploration visuelle intéractive. Le but du projet est différent de la construction d'une base de connaissances, car (1) comme indiqué ci-dessus, l'information est souvent insuffisante; (2) nous représentons l'arène comme des sources reliées, plutôt que par le graphe qui en serait extrait (potentiellement avec des probabilités ou provenance). De tels graphes sont peu adaptés à des journalistes qui doivent toujours pouvoir citer une source précise et fiable, au sens fort enseigné dans leur métier. Notre projet utilisera et proposera de nouvelles méthodes de classification et apprentissage, pour: extraire des entités, relations, et éléments d'interconnexion; apprendre à partir d'un retour utilisateur parcimonieux des décisions de fusion de noeuds ou éléments d'interconnexion; organiser le stockage du graphe afin de l'adapter au mieux à l'intérêt des utilisateurs et aux caractéristiques des données; et produire de façon efficace les réponses les plus intéressantes aux requêtes, pour des notions d'intérêt à formaliser et à apprendre à partir des cas d'application fournis par Le Monde et WeDoData, intéressés par le projet; ainsi que pour faire émerger des données des résultats intéressants allant au délà du besoin/intérêt exprimé par l'utilisateur.

L'intelligence artificielle (IA), avec les progrès récents de l'apprentissage statistique (Machine Learning ou ML en anglais), vise actuellement à révolutionner la façon dont la science expérimentale est menée. En physique, en chimie, en biologie, en neurosciences ou en médecine, les données sont maintenant le moteur de nouvelles intuitions théoriques et de nouvelles hypothèses scientifiques. L'apprentissage supervisé et les modèles prédictifs sont maintenant utilisés pour évaluer si quelque chose est "prévisible" : Puis-je prédire ce que les gens "pensent" à partir de signaux neuronaux ? Puis-je prédire l'apparition d'un cancer chez un patient à partir de son ADN ? Le ML est maintenant utilisé en remplacement des tests d'hypothèses statistiques classiques. Dans le domaine de la santé, on parle de médecine de précision et de patients virtuels, avec la vision que l'IA permettra d'avoir des prédictions individualisées à partir de données génomiques, physiologiques ou d'imagerie. Après des premières percées spectaculaires dans les domaines de la vision par ordinateur, du traitement de la parole ou du traitement du langage naturel, le ML doit maintenant relever de nouveaux défis afin d'avoir un impact sur diverses disciplines scientifiques et en particulier pour les applications liées à la santé. Lorsque l'on considère de telles applications, des problèmes statistiques et informatiques apparaissent. i) Le premier problème est lié aux limitations ou à l'absence de supervision des algorithmes : les modèles prédictifs supervisés ont besoin de grandes quantités de données annotées pour être entrainés et testés. Malheureusement trop peu d'applications médicales peuvent en fournir dans une quantité suffisante. ii) Le second problème est lié à ce que l'on peut appeler la variabilité de l'ensemble de données d'apprentissage ou, en termes plus statistiques, aux changements de distribution ou de covariables. Ce qu'on a appelé en vision par ordinateur le problème du "biais de la base d'apprentissage" implique dans un contexte médical que l'entrainement sur les données d'un hôpital est susceptible de fournir une prédiction moins puissante lorsque le modèle est testé sur les données d'autres hôpitaux. iii) Le troisième problème est lié à la difficulté d'amener les outils de l'état de l'art dans un environnement qui n'est pas dominé par les informaticiens mais par les biologistes, les neuroscientifiques, les psychologues, les médecins. BrAIN fournira la prochaine génération de modèles et d'algorithmes de ML pour un apprentissage statistique efficace en l'absence d'annotations précises et d' échantillons de grande taille. BrAIN s'appuiera sur des cas d'utilisation définis en neurosciences cliniques et cognitives (anesthésie, troubles de la conscience, médecine du sommeil) pour relever les défis plus généraux du ML: 1) l'étude de diverses tâches d'apprentissage auto-supervisées pour apprendre sans annotations à partir de données temporelles longues et bruitées, 2) apprendre à augmenter les données et la taille des échantillons, 3) apprendre en présence de changements de distribution, 4) développement d'algorithmes efficaces et faciles à utiliser par des non-experts.

Les sciences cognitives décrivent des opérations mentales, et l'imagerie cérébrale fonctionnelle offre une fenêtre unique sur les systèmes cérébraux qui sous-tendent ces opérations. De nombreuses recherches en neuroimagerie ont permis de mieux comprendre les relations entre les fonctions psychologiques et l'activité cérébrale. Cependant, l'agrégation des résultats de neurosciences cognitives pour obtenir une cartographie systématique entre la structure et la fonction se heurte à un obstacle : les concepts cognitifs sont mal définis et peuvent ne pas correspondre clairement à l'architecture du cerveau. Pour relever ce défi, nous proposons de tirer parti de la croissance rapide des sources de données : les informations de localisation rapportées dans les publications neuroscientifiques, les images du cerveau et leurs annotations partagées comme des ressources ouvertes et quelques jeux de données de référence. Notre objectif principal est de mettre au point des techniques d'apprentissage machine multimodales pour relier ces données sources. Nous le déclinons en trois sous-objectifs: Objectif 1 : mettre au point des techniques de représentation des données bruitées, pour coupler des données sur le cerveau avec des descriptions de comportements ou de maladies dans le but d'extraire la structure sémantique. Objectif 2: mettre ces représentations au défi de fournir des explications aux relations observées, dans deux cadres distincts: i) une analyse statistique des associations obtenues ii) l'intégration des ces informations dans un langage spécifique aux neurosciences. Objectif 3 : diffuser des résultats facilement utilisables (atlas du cerveau, ontologies, logiciels) et contribuer à des outils de partage de données en ligne pour la neuroimagerie.

Avec l'arrivée de la "science des données", l'apprentissage statistique change la prise de décisions dans beaucoup de domaine, tels que la santé ou les affaires. Cependant, point de friction est souvent, non pas dans l'analyse statistique, mais dans la combinaison de données de différentes natures ou à partir de différentes sources. En effet, l'intégration de données s'appuie encore fortement sur l'intervention humaine. Il faut utiliser des techniques de base de données relationnelles pour représenter et transformer des données de différentes nature, en utilisant les entités quelles ont en commun. Ces représentations et ces opérations sont fondamentalement discrètes, ce qui rend l'apprentissage statistique difficile: les symboles n'expriment pas facilement l'information jointe, par exemple en cas d'ambigüités; l'optimisation des règles logiques utilisée sur les données symboliques donne des problèmes intractables car combinatoires. Des succès récents en traitement automatique de la langue montrent que si les symboles sont représentés par des vecteurs, l'apprentissage statistique peut comprendre de l'information complexe, en particulier grâce à l'apprentissage profond. Une nouvelle approche de l'intégration de données peut remplacer l'effort humain dans l'intégration de données: de bâtir sur des formulation continues, plutôt que des représentations discrètes et des opérations logiques, peut permettre d'optimiser l'assemblage de données. Pour cela, il faut de nouvelles architectures d'apprentissage statistique. La difficulté est de représenter des données de natures complètement différente dans la même espace vectoriel, et cependant de les transformer différemment. Pour cela, nous proposons de: 1) utiliser les régularités statistiques des bases de données pour plonger les entrées symboliques dans des espaces vectoriels 2) créer des modèles d'apprentissage statistique qui assemble les différentes sources de données avec des transformations continues 3) faciliter le transfert des représentations entre bases de données avec des sujets liés. D'automatiser l'intégration de données stimulera grandement les applications de la science des données. En effet, beaucoup de sources de données ne sont pas utilisées car leur coût d'intégration est trop élevé. Ceci est particulièrement vrai pour la réutilisation de données publiques ou assemblage de données en santé publique. Notre programme de recherche adaptera aux données relationnelles les outils d'apprentissage statistiques qui extraient et transforment des représentations continues. Celles-ci devront capturer les relations entre symboles, mais aussi les valeurs, par exemple les attributs numériques des données. Pour cela nous utiliserons des "modèles neuronaux de base de données", qui modélisent la structure locale d'une base de donnée. L'alignement à travers différentes bases sera traité comme un problème d'adaptation de domaine, utilisant des outils de correspondance entre distribution. Bâtir des tâches d'apprentissage supervisés à partir de ces représentations nécessitera de fortes non linéarité, tels que des mécanismes de barrière, pour distinguer des entrées de différente nature représentées dans le même espace vectoriel. Pour faciliter le transfert, nous nous focaliserons sur des représentations ou des transformations des données qui peuvent facilement être réutilisées, comme l'architecture "transformer" qui a récemment révolutionné le traitement automatique de la langue. Pour créer les très gros corpus nécessaires à apprendre de bonnes représentations, nous aspireront des données publiques. Les représentations correspondantes captureront de la connaissance générale et aideront à assembler des données sur des sujets liés. Nous focaliseront nos applications aux problèmes de la santé publique, par exemple pour des études épidémiologiques.

Le COVID-19 est une nouvelle maladie infectieuse virale. Les populations à risque de développer une forme grave, définies par le Haut Comité de la Santé Publique à partir de la littérature, principalement sur la population chinoise, ne sont pas totalement extrapolables à la population française du fait de différences dans la structure de la population, de facteurs génétiques et comportementaux différents. Il paraît indispensable de caractériser les populations à risque de forme grave de COVID-19 dans une population occidentale. Le projet a 2 objectifs qui s’inscrivent dans l’axe « Etudes épidémiologiques » de l’appel à projet : 1) caractériser les populations à risque d'hospitalisation pour COVID-19 en France par rapport à la population générale, et par rapport au virus de la grippe saisonnière (10 000 morts en moyenne) ; 2) identifier des facteurs associés à la mortalité hospitalière chez les patients hospitalisés pour COVID-19 en France. Seront inclus, sans restriction d’âge, d’une part les patients hospitalisés pour COVID-19 de mars à mai 2020 issus de la cohorte SNDS/COVID-19, et d’autre part les patients issus du SNDS sur une période antérieure comparable, hospitalisés ou ayant au moins une consommation de soins de mars à mai 2019 pour la comparaison à la population générale, ou hospitalisés pour un épisode grippal de la saison 2018 – 2019. La cohorte SNDS/COVID-19 concerne les données PMSI des patients hospitalisés pour COVID-19 transmises par les hôpitaux, de manière simplifiée et accélérée dès fin avril 2020, intégrant au minimum la durée de séjour, les passages en réanimation et les décès hospitaliers. Cette base sera chaînée par la CNAM aux données du SNDS des consommations de soins ou hospitalisations antérieures. Pour le 1er objectif, nous allons comparer les taux de différentes variables entre la cohorte de patients hospitalisés pour COVID-19 et la population générale, et les patients hospitalisés pour la grippe : caractéristiques sociodémographiques (âge, sexe, les hommes semblant plus touchés par des complications, facteurs sociaux disponibles), médicales (comorbidités, traitements), résidence en EHPAD. Ceci nous permettra d’identifier les populations les plus représentées parmi les cas de COVID-19. Pour le 2nd objectif, nous utiliserons un modèle de régression logistique en ajustant sur les mêmes variables, et les complications. Pour tenir compte de la variabilité des facteurs sociodémographiques entre les communes de résidence, nous utiliserons des modèles hiérarchiques. Enfin, afin de capturer toute l’information présente dans la base du SNDS, très riche, mais limitée pour certaines variables, nous utiliserons des approches statistiques en grande dimension. Pour les 2 objectifs, une sous analyse chez les patients de moins de 75 ans sera réalisée, ainsi que chez les patients résidant en EHPAD. D’autres populations sont centre d’intérêt, notamment la grossesse. Les analyses tiendront compte des variations spatiales et temporelles de l’épidémie et de sa prise en charge. S’agissant d’une nouvelle maladie, encore peu connue, cette étude nous permettra de caractériser les populations à risque d’hospitalisations et de décès pour COVID-19 en France, permettant de fournir rapidement aux autorités sanitaires des informations utiles à l’élaboration de stratégies de prévention dans un contexte de gestion de crise sanitaire : cibler les populations à prioriser dans la prévention, notamment en vue de nouvelles phases épidémiques, et participer à l’établissement d’algorithmes d’optimisation de la prise en charge de ces nouveaux malades. Il s’agit d’un projet collaboratif entre experts des données du SNDS et cliniciens hospitaliers impliqués dans la prise en charge des COVID-19. Cette étude observationnelle s’appuie sur des données couvrant l’ensemble de la population française, disponibles dans un délai remarquablement court, ce qui lui permettra d’apporter des éléments nouveaux sur cette maladie à l’échelle du pays.

Le projet ImaCovPrim a pour objectif de déterminer la dissémination du virus SARS-CoV-2 dans l'organisme entier tout au long de la cinétique de l'infection, des phases précoces jusqu'à la rémission. Cette étude permettrait d'apporter des connaissances importantes concernant la dissémination virale dans la totalité des organes, la cinétique de cette dissémination mais aussi concernant la persistance potentielle de virus dans certains réservoirs, ce qui est une question essentielle aujourd'hui notamment au regard des ré-infections. Pour aborder ces sujets le projet ImaCovPrim s'appuiera sur le modèle d'infection de primates non-humains par le virus SARS-CoV-2 mis au point en France. Ce modèle d'infection de primates non-humains sera transposé en utilisant de nouveaux virus recombinants développés dans ce projet permettant une détection de ces virus par imagerie in vivo. De plus, les réponses immunitaires survenant localement dans le tractus respiratoire seront également caractérisées dans ce projet, et ce par des méthodes d'imagerie médicale et de séquençage ARN. Dans l'ensemble, ce projet permettrait de dresser une cartographie précise, à l'échelle de l'organisme entier, de la cinétique de dissémination du virus et des réponses immunes locales survenant suite à l'infection par le virus SARS-CoV-2.

Au-delà des nombreuses victimes de la pandémie, ce sont potentiellement tou.tes les citoyen.nes qui ont pu être affecté.es dans leur vie quotidienne, et risquent de l’être encore durablement, par les conséquences économiques et sociales de la crise sanitaire du Covid-19 et du confinement de la population au printemps 2020. Tout le monde a été confiné (exceptés certaines professions particulières), mais sûrement pas de la même façon : le confinement a révélé non seulement des inégalités face à la maladie, aux liens sociaux, mais aussi face au logement et au travail. De la même façon, les privations de liberté (et en particulier des libertés de circulation et de réunion) pendant le confinement ne se sont pas imposées à tou.tes de la même façon. La crise a donc eu des effets différents selon le genre, l’âge et les ressources socio-économiques des individus et des ménages. A-t-elle seulement mis au jour les inégalités sociales qui existaient déjà en temps ordinaires ? Les a-t-elle aggravées ? En a-elle introduit de nouvelles ? S’agissant des relations sociales, lesquelles se sont renforcées ? affaiblies ? dégradées ? Comment la solitude ou bien au contraire la cohabitation en confinement ont-elles été vécues ? Les recherches sur les réseaux sociaux ont montré qu’en temps ordinaire, les relations personnelles sont des ressources cruciales, au même titre que les ressources matérielles, qu’elles constituent un « capital social » mobilisable tout au long de la vie. Quel impact à court, moyen et plus long terme la crise de l’année 2020 a-t-elle eu sur nos réseaux personnels, sur nos relations avec nos proches, nos ami.es, nos voisin.es, nos collègues ? Pour répondre à ces questions, il y a un enjeu majeur à développer des recherches de grande envergure permettant de mesurer précisément les effets, dans le temps, de cette crise sur les conditions de vie et de travail des Français.es, sur leurs façons d’habiter et de se déplacer, ainsi que sur les formes de sociabilité et de solidarité qui sont au fondement de la cohésion sociale. Dans cette perspective, le projet VICO se donne pour objectif de déployer une vaste enquête longitudinale. Cette enquête aura comme particularité distinctive de porter sur un échantillon de grande ampleur de la population ordinaire ayant vécu le confinement en France au printemps 2020, de comporter plusieurs vagues successives au cours desquelles les membres du panel ainsi constitué seront réinterrogés plusieurs fois sur une période de 15 mois au total, et d’articuler des approches quantitatives et qualitatives. Devant l’urgence de recueillir des données scientifiques solides au cœur de l’événement, mais aussi devant l’opportunité qui s’est ouverte de comprendre ce qui change dans nos fonctionnements sociaux en temps de crise, une première équipe de chercheurs en sociologie et en sciences sociales s’est déjà mobilisée afin de concevoir, réaliser et diffuser la première vague de cette enquête longitudinale originale. Celle-ci, appuyée sur un questionnaire diffusé en ligne pendant le confinement a recueilli plus de 16 000 réponses. L’objectif du projet VICO est d’y ajouter : 1. une vague supplémentaire d’enquête par entretiens, indispensables pour accéder aux expériences subjectives, aux représentations et aux transformations des valeurs des enquêté.es ; et 2. une seconde vague d’enquête par questionnaires 12 mois après la première, soit un an après le confinement, pour mesurer la pérennité des dynamiques sociales observées pendant cette crise exceptionnelle. L’objectif général du projet est d’inscrire l’analyse des conséquences sociales de la crise sanitaire dans une durée permettant de savoir si les changements sont ponctuels ou durables. Les moyens financiers, matériels et humains demandés dans cette candidature devront permettre la réalisation des analyses des données de la première vague de l’enquête, et la mise en œuvre des enquêtes quantitatives et qualitatives des deux vagues suivantes ainsi envisagées.

Le COVID-19 est devenu un problème majeur de santé publique aux conséquences sociétales et économiques désastreuses. Le virus responsable, le SARS-CoV-2, appartient à la famille des Bétacoronavirus aux côtés des virus SARS-Cov and MERS-Cov et il est associé à l’expression d’un syndrôme respiratoire allant jusqu’au développement de pneumonies parfois létales. La connaissance des cellules cibles et des réponses cellulaires précoces sont des éléments essentiels à la compréhension de la physiopathogénie virale. Les SARS-CoV and MERS-CoV interagissent avec plusieurs types de récepteurs et co-récepteurs. Ils présentent des tropismes cellulaires incomplètement caractérisés, dont des cellules épithéliales et des cellules dendritiques et des macrophage qui lient immunité innée et adaptative. Ces tropismes ont été déduits d’autopsies (donc tard dans l’infection), de cultures de lignées cellulaires et de fragments de poumon, qui ne reproduisent pas la complexité des interactions hôte-virus dans l’architecture d’un poumon complet. Dans ICARE, nous proposons d’infecter avec le SARS-CoV-2 des poumons humains entiers perfusés ex vivo (EVLP), dans un système de pré-conditionnement de poumons marginaux utilisé en transplantation. Ce modèle offre l’opportunité unique d’identifier les cellules initiales ciblées par le virus dans un modèle le plus physiologique possible. Des poumons refusés pour la transplantation seront infectés par le SARS-CoV-2 dans nos installations confinées P3+. Pour identifier les types cellulaires infectés et les réponses cellulaires précoces, nous prélèverons des biopsies à T0H et T10H post-infection que nous dissocierons par voie enzymatique et analyserons par RNA-seq sur cellules uniques (scRNA-seq). Une fraction cellulaire totale et une fraction enrichie en monocytes/macrophages et cellules dendritiques seront utilisées. Les types cellulaires seront identifiés sur la base des signatures transcriptomiques spécifiques de sous-types de cellules épithéliales, monocytes/macrophages, dendritiques et autres cellules du poumon. Les ARN viraux seront recherchés dans les différents types cellulaires identifiés. L’analyse du tropisme viral sera complétée par une détection des protéines virales en microscopie bi-photonique dans des biopsies transparisées. Enfin, les réponses innées au virus dans les différents sous-types cellulaires seront mises en évidence par l’analyse en génomique fonctionnelle des données de scRNA-seq. Au total ICARE apportera des informations de grande pertinence physiologique sur les cibles cellulaires du SARS-CoV-2 ainsi que sur les réponses cellulaires précoces à l’infection. Ce modèle d’infection de poumon total perfusé pourrait être étendu à d’autres Bétacoronavirus et à autres pathogènes respiratoires. La connaissance des types cellulaires infectés et de leur importance relative sera précieuse pour guider des stratégies prophylactiques et thérapeutiques visant à bloquer l’entrée virale. Enfin la réponse précoce pourrait révéler des mécanismes d’échappement viral dans des types cellulaires particuliers ainsi que des mécanismes impliqués dans la sévérité de l’expression clinique qui pourraient être visés par des stratégies thérapeutiques adaptées.

Le SARS-CoV-2 a récemment émergé comme pathogène humain dans la province chinoise du Hubei, provoquant de graves maladies respiratoires et une pneumonie. Selon l'Organisation mondiale de la santé (OMS) le 17 mars 2020, il y a eu plus de 180 000 cas dans le monde, entraînant au moins 7 500 décès. Le développement d'un vaccin prendra au moins un / deux an (s) et la production d'un nombre suffisant de doses vaccinales pour protéger la population mondiale représentera un grand défi industriel. Il est donc urgent de mettre au point des antiviraux ciblant le SRAS-CoV-2 et les virus apparentés. L'objectif du projet est de produire des nanoligands (nanobody/VHH ainsi que des protéines artificielles hautement stables appelées aREP) ciblant le spicule viral S, capables de neutraliser le SRAS-CoV-2 in vitro et de protéger contre une infection dans un modèle d'infection animale. Dans ce but, nous ciblerons spécifiquement son domaine de liaison au récepteur (RBD) qui est connu pour induire des anticorps neutralisants à titre élevé pour d'autres coronavirus et se conformer indépendamment des autres domaines du spicule S. Des VHH neutralisants seront générés après immunisation d’alpagas avec le RBD du SARS-CoV-2 et des aREP neutralisants seront isolés à partir de plusieurs bibliothèques indépendantes. Ensuite, les propriétés biologiques des VHH et des aREP seront caractérisées (activité de neutralisation, affinité de liaison au spicule S (hautement glycosylé), thermo-stabilité, résistance à la trypsine et aux autres protéases présentes dans le poumon) et optimisées en séquence (humanisation de la séquence VHH , construction de VHH-Fc et aREP-Fc pour les fonctionnaliser pour le système immunitaire,…). Plusieurs de ces molécules seront sélectionnés pour analyser leur efficacité prophylactique et thérapeutique (administrées par la voie intranasale et/ou parentérale) dans un modèle d'infection de souris transgéniques. Ainsi, nous pensons que l’obtention de ces ligands ciblant le RBS du spicule permette l'obtention d'antiviraux ou servir de base à l’identification de nouveaux antiviraux capables d'inhiber ou de bloquer la multiplication du SRAS-CoV2 dans le poumon.

La présente proposition de recherche s'inscrit dans le champ de l'éthique, comprise comme réflexion transversale et interdisciplinaire visant à clarifier les « motifs moraux » de nos actions (valeurs, normes, finalités, conséquences). La particularité de notre démarche est d'inscrire cette réflexion au plus proche des terrains et des pratiques, et de mobiliser des savoirs académiques pluriels (philosophie, épistémologie, éthique médicale, sociologie). Toute crise majeure, soit-elle sanitaire, est un accélérateur et un révélateur de dilemme éthique et un exercice grandeur nature de hiérarchisation de valeurs. Au cœur des crises, l'éthique se fabrique précisément parce que ces celles-ci révèlent la fragilité et la précarité de nos structures mentales et pratiques, à toutes les échelles – personnelle, familiale, sociale, mondiale. Nous partons du constat qu'un engagement analytique et critique vis-à-vis de l'épidémie actuelle COVID-19 est indispensable pour mieux en comprendre les dimensions éthiques et ainsi renforcer nos capacités d'anticipation et la pertinence des interventions. L'objectif est d'obtenir des résultats concrets pour renforcer notre cadre d'analyse des enjeux éthiques dans l'anticipation et la gestion des situations pandémiques, informé des crises précédentes et immergés dans celle du COVID-19. Nous organiserons notre travail autour de quatre axes thématiques : suivi, retour et analyse d'expériences de terrain ; construire l'éthique en temps de crise ; crise sanitaire et éthique de l'anticipation ; éthique de la fiabilité scientifique. La recherche s'appuiera sur les données recueillies par l'Observatoire COVID-19, éthique et société, afin de procéder à un suivi et à une analyse des enjeux, à l’identification de points de vigilance à approfondir d’un point de vue éthique, à émettre des propositions dans le cadre des réseaux qui se sont constitués.

Nous proposons de cloner l'ensemble des protéines codées par le pathogène CoViD-19 (jusqu'à 27 identifiées jusqu'à présent) et d'utiliser leur forme complète ainsi que leurs domaines pertinents respectifs dans notre pipeline accéléré pour la génomique structurelle. Ce pipeline, conçu autour de l'expression de cristaux de protéines in-vivo dans des cellules de mammifères, permet d'accélérer la cristallisation de protéines, tout en restant dans un système confiné. Suite à ces expressions, les structures seront déterminées sur synchrotron par cristallisation sériée et serviront éventuellement de cible pour des études de conception de médicaments basées sur la structure. Ces progrès devraient permettre de mieux comprendre le virus et sa pathogénicité, et de lancer la mise au point de médicaments antiviraux à base de CoViD-19. Les trois partenaires, le laboratoire de virologie de l'INRAe, SANOFI et le synchrotron SOLEIL travailleront en complète complémentarité.

Dans les 10 prochaines années, l’IoT défini par logiciel (Software-Defined IoT, SD-IoT) devrait évoluer en permettant une programmation flexible des dispositifs IoT. Dans ce paradigme, une partie de la logique (e.g. le pré-traitement des données) sera transférée sur demande du cloud vers le dispositif pour des raisons de confidentialité. S’appuyant particulièrement sur des appareils à faible puissance, le SD-IoT va dans le futur contrôler et finement surveiller tout ce qui se passe au sein du monde physique. Dans ce contexte, permettre la protection des données dès la conception (privacy-by-design) pour l’IoT devient une tâche cruciale. En particulier, la situation actuelle où les différentes parties du code et des données (e.g. une couche réseau d’un tiers, données de chiffrement ou données personnelles) d’un objet contraint partagent toutes le même espace d’adressage doit évoluer pour prendre en compte la protection de la vie privée et nécessite des nouveaux outils et plateformes. Le projet TinyPART s’appuyera sur le SD-IoT et réalisera une plateforme profondément intégrée conçue pour les dispositifs à faible puissance, architecturée pour la protection des données dès la conception et la cybersécurité. Les caractéristiques principales de la plateforme TinyPART incluent des mécanismes d’isolation mémoire, de conteneurisation de code, souvent appelé micro-conteneurs, ainsi que des algorithmes de chiffrement légers et de micro protection des données, soit une boîte à outils permettant la protection des données IoT. La plateforme est adaptée aux applications où des fragments de code d’un tiers (ou possiblement des scripts interprétés comme Python) peuvent être mises à jour sur les dispositifs IoT qui les hébergent et qui accèdent, pré-traitent et partagent des données locales protégées. Les logiciels actuels qui tournent sur des dispositifs à faible puissance sont portant typiquement monolithiques et maintenus par un seul tiers, ce qui n’est pas satisfaisant. TinyPART rassemble des expertises complémentaires de partenaires français et allemands forts de plusieurs collaborations conjointes antérieures (la communauté open source RIOT, le PIP User Club, projet Celtic-Plus ODSI, BMBF SecureFOG et PROPHYLAXE…). Leur expertise s’étend de la vérification formelle et le co-design de logiciel, à la conception de systèmes d’exploitation pour systèmes embarqués, à la fourniture et le management de services à distance, et à la conception d’algorithmes de protection de données, en particulier de confidentialité différentielle et de cryptographie légère pour l’IoT. Au sein de leurs domaines, tous les partenaires ont déjà eu un impact significatif dans le développement de dispositifs IoT à faible puissance. TinyPART, basé sur RIOT/PIP, peut espérer un impact socio-économique très important dans le futur, du même ordre que Linux par exemple, avec des modèles économiques indirects basés sur la plateforme de logiciel intégré gratuite et transparente (open source) offerte par RIOT.

La mission du projet CRYPTECS est de rendre les technologies de traitement des données préservant la vie privée (privacy-preserving computing PPC) immédiatement utilisables dans des contextes industriels, en profitant de l'expertise d'un fort consortium transnational franco-allemand. Notre innovation principale sera une plate-forme open-source permettant l'adoption des technologies PPC en offrant un large spectre de techniques PPC prêtes à l'emploi (Secure Multiparty Computation, Homomorphic Encryption, Trusted Execution Environments, et les méthodes de Statistical Disclosure Control, telles que la Differential Privacy) sous la forme de services modulables et à usage multiple. La solution CRYPTECS implémentera des techniques performantes avec des guaranties de sécurité et de respect de la vie privée compréhensibles et prouvées . Les challenges scientifiques importants adressés par le projet CRYPTECS sont l'élimination des défauts de chaque technique PPC prise individuellement, comme la performance pour le MPC ou l'utilité limitée pour la DP, l'élimination des barrières à l'intégration de ces techniques PPC dans des services de traitement de données sécurisés et préservant la vie privée, et la fusion de ces techniques PPC avec des technologies cloud natives afin de répondre aux pré-requis pour une mise en production dans un contexte industriel, comme le passage à l'échelle par exemple. Le consortium CRYPTECS, formé d'instituts scientifiques de renom, d'entreprises multi-nationales, et de petites entreprises innovantes de France et d'Allemagne couvre l'expertise pour les plus importantes techniques PPC à date et permet de relever les challenges tout le long de la chaîne d'innovation, de la recherche et l'implémentation industrielle aux tests terrain avec des clients réels dans les domaines de l'IoT et de l'automobile. Cette expertise élargie nous permet de non seulement recherche les meilleures techniques individuelles prises une à une, mais aussi leurs interactions à tous les niveaux pertinents. Cette approche intégrée requiert une coopération intense, soutenue par des rencontres physiques et des échanges réguliers de chercheurs entre les partenaires de France et d'Allemagne. Nous pressentons que CRYPTECS aura un impact durable sur le développement et le déploiement des technologies PPC en Europe de façon à ce que la protection de la vie privée soit une valeur ajoutée plutôt qu'un obstacle pour les nouvelles applications innovantes. Pour les entreprises européennes, ce projet est une opportunité pour améliorer leurs services et de conquérir des nouvelles parts de marché dans le respect de la vie privée des utilisateurs en accord avec la RGPD. En rendant les techniques PPC adaptées à un usage industriel à grande échelle, CRYPTECS aidera à construire un futur où des utilisateurs connectés pourront partager leurs données personnelles pour un traitement par des entreprises qui auront gagné leur confiance grâce à l'utilisation des meilleures technologies pour la protection de leur vie privée. Les préoccupations des utilisateurs au sujet des nouvelles technologies comme la voiture autonome, l'industrie 4.0, et le Big Data, et leurs conséquences en termes de vie privée pourront être soulagées et leur développement pourra être une réussite européenne. De manière évidente, cela aura un impact bénéfique sur la vie des citoyens européens et des sociétés en général.

Les partenaires de NextSim, en tant qu'acteurs européens fondamentaux de l'aéronautique et de la simulation, reconnaissent qu'il est nécessaire d'augmenter les capacités des outils actuels de dynamique des fluides computationnelle pour la conception aéronautique en les repensant pour des plates-formes de calcul parallèle à échelle extrême. L'épine dorsale de NextSim est centrée sur le fait qu'aujourd'hui, les capacités des architectures HPC émergentes ne sont pas pleinement exploitées par les outils de simulation industriels. Les solveurs industriels de pointe actuels ne tirent pas suffisamment parti des immenses capacités des nouvelles architectures matérielles, telles que les processeurs de streaming ou les plates-formes à plusieurs cœurs. Un effort de recherche axé sur les algorithmes et le HPC est le seul moyen de permettre le développement et le progrès des outils de simulation pour répondre aux besoins de l'industrie aéronautique européenne. NextSim se concentrera sur le développement du code CFD de nouvelle génération CODA (volumes finis et schémas de Galerkin discontinus d'ordre élevé), qui sera le nouveau solveur de référence pour les applications aérodynamiques au sein du groupe AIRBUS, ayant un impact significatif sur le marché aéronautique. Pour démontrer l'impact de NextSim sur le marché, AIRBUS a défini une série de problèmes pertinents pour l’évaluation des développements réalisés dans NexSim. Le programme de travail de NextSim intègre trois axes de recherche: Efficacité algorithme pour les systèmes itératifs associés aux problèmes de la CFD, algorithmes de gestion des données et mise en œuvre efficace de ces algorithmes dans les plates-formes HPC les plus avancées. Enfin, NextSim donnera accès aux résultats du projet via le concept de «mini-applications», de petits logiciels, recherchant des synergies avec des composants open source, qui démontrent l'utilisation des nouvelles méthodes mathématiques et algorithmes développés dans CODA mais qui seront distribués gratuitement à la communauté scientifique.

Modeling nonlinear constraints by polynomial equations and inequalities raises fundamental theoretical issues, many of which have been answered by algebraic geometry. As of applications, nonlinearity is also a formidable computational challenge. What is the probability that a given spacecraft collides with a debris? How many smooth rational curves of degree 4 lie on a given quartic surface? These are questions with an underlying algebraic model and longing for computational answers. Based on recent proof-of-concept works, I propose new foundational methods in numerical nonlinear algebra, motivated by the need for reliability and applicability. The joint development of theoretical aspects, algorithms and software implementations will turn these proof-of-concepts into breakthroughs. Concretely, I will develop a theory of transcendental continuation for the numerical computation of a wide range of multiple integrals, based on a striking combination of algebraic geometry, symbolic algorithms and numerical ODE solvers. This would enable the computation of many integrals (e.g. volume of semialgebraic sets, or periods of complex varieties) with rigorous error bounds and high precision, more than thousands of digits. Building upon transcendental continuation, I propose to design algorithms to compute certain algebraic invariants of complex varieties related to algebraic cycles and Hodge classes, far beyond the current reach of symbolic methods. This surprising application is backed by a recent success on Picard group computation. Applications include algebraic geometry, with the development of computational tools to experiment on concrete examples and build databases that document the largest possible range of behavior. Besides, the computation of multiple integrals with rigorous error bounds applies and science and engineering, in areas where trusting the result is more important than performance, such as spacecraft collision probability estimation.

Les récentes études de séquençage à haut débit ont mis en évidence des mutations des gènes codant pour les sous-unités du complexe de remodelage de la chromatine SWI/SNF (Switch / Sucrose Non-Fermentable) dans 20% des tumeurs solides. La majorité de ces tumeurs résiste actuellement aux traitements anticancéreux. Afin d’adresser ce besoin médical urgent et non couvert, il est essentiel d’identifier et comprendre les vulnérabilités génétiques conférées par la perte de SWI/SNF, dans le but de développer de nouvelles stratégies thérapeutiques pour les cancers déficients en SWI/SNF. Les récentes données de la littérature suggèrent que SWI/SNF joue un rôle dans la réparation de l’ADN et l’immunité anti-tumorale. Je propose ainsi : (i) d’identifier et comprendre les relations de létalité synthétique (ou vulnérabilités génétiques) associées à la perte de SWI/SNF ; et (ii) d’étudier comment celles-ci peuvent être exploitées pour stimuler la réponse immunitaire anti-tumorale, afin de développer de nouvelles approches thérapeutiques ciblées de médecine de précision en immuno-oncologie, que j’évaluerai ensuite au cours d’un protocole clinique « preuve-de-concept ». Des approches complémentaires « génératrices d’hypothèses » et basées sur nos données préliminaires seront utilisées en parallèle pour identifier et comprendre au plan mécanistique les vulnérabilités génétiques associées aux défauts de SWI/SNF. Pour cela, j’utiliserai des modèles isogéniques et non-isogéniques développés au laboratoire, ainsi que des échantillons tumoraux. Des études utilisant la biologie moléculaire, l’imagerie à haut-débit, et des expériences in vivo sur des xénogreffes ou modèles syngéniques, seront réalisées pour étudier l’effet des molécules identifiées comme étant synthétiques létales avec les défauts de SWI/SNF, à la fois sur la signalisation intra-cellulaire et sur l’immunité anti-tumorale. J’associerai également des approches de criblage à haut-débit et de protéomique pour caractériser précisément la stoechiométrie et l’interactome de SWI/SNF. L’impact des défauts de SWI/SNF sur l’hétérogénéité tumorale sera également exploré. Les résultats de nos travaux au laboratoire seront intégrés avec des données cliniques. Mon programme permettra ainsi l’identification, la compréhension mécanistique et l’évaluation clinique de nouvelles stratégies thérapeutiques ciblées d’immuno-oncologie pour les tumeurs déficientes en SWI/SNF.

Pendant la plus grande partie du XXe siècle s'est affirmé un mouvement dynamique en faveur de la démocratie industrielle, notion recouvrant un large éventail de significations, de la démocratie interne aux syndicats à la co-détermination (dans l'atelier, l'entreprise, l'industrie, l'économie nationale), en passant par la négociation collective. Dès l'origine, dans la plupart des pays européens, les syndicats ont joué un rôle majeur dans la promotion théorique et la gestion concrète de la démocratie sur le lieu de travail. Aujourd'hui, cependant, les choses apparaissent différentes. Si des exemples de démocratie dans l'entreprise existent, les formes d'organisation hiérarchiques dominent et la démocratie organisationnelle ne suscite peu d'écho dans les médias et le débat public. Le déclin de la notion est en partie lié à celui du syndicalisme et aux transformations de la production, mais aussi à l'hégémonie, depuis des décennies, d'une conception libérale (par opposition à sociale) de la démocratie politique, laquelle suppose une séparation stricte entre les sphères politique et économique. Ces dernières années, des signes indiquent toutefois un regain d'intérêt. Des publications universitaires fleurissent à nouveau, dans des disciplines diverses : théorie politique, sciences sociales et politiques, histoire, théorie juridique, économie, gestion et psychologie du travail. Une nouvelle directive européenne "relative à l'établissement du principe de la démocratie au travail, dans le capital et dans tous les domaines de la vie économique" vient d'être rédigée, et l'Institut syndical européen promeut activement l'idée auprès de ses partenaires nationaux. Dans ce projet, nous souhaitons enquêter sur l'histoire de cette notion, avec ses hauts et ses bas, au prisme de l'histoire conceptuelle et de l'histoire sociale, en explorant la manière dont elle a été façonnée par les discours académiques et non académiques, par les pratiques et les luttes sociales, en nous concentrant sur deux acteurs institutionnels principaux - le monde universitaire et les syndicats - et en étudiant leurs interactions, leurs influences mutuelles et leurs trajectoires. Cette approche est justifiée par la nature de notre objet. Premièrement, bien que l'importance des universitaires dans la théorisation de la Workplace democracy soit peu contestable, le rôle spécifique joué par les différentes disciplines est largement sous-étudié (manque de communication entre champs disciplinaires, grande variabilité de l'objet). Deuxièmement, les syndicats ont joué un rôle majeur, mais historiquement variable, dans les luttes en faveur de la démocratie au travail. Dans le même temps, à côté du monde universitaire, ils ont, avec leurs institutions de recherche, été le plus important producteur de connaissances dans ce domaine. Troisièmement, syndicats et monde universitaire ont constamment interagi, s'influençant mutuellement de multiples façons qui n'ont guère été étudiées.

A travers le monde nous vivons de plus en plus vieux. Aujourd'hui la plus part des hommes peuvent espérer vivre au moins 60 ans. Une société vieillissante pose cependant des problèmes socio-économiques, en particulier pour les systèmes de santé. Le Japon (#1), la France (#3) et l'Allemagne (#4) appartiennent au top cinq des pays qui ont les plus grosses dépendences économiques en pourcentage de population de plus de 65 ans. Les pathologies qui touchent particulièrement les personnes agées sont la dépression et la démence. A ce jour, dans le monde, environ 50 millions de personnes souffrent de démence et il y a environ 10 millions de nouveaux cas chaque année. Selon WHO il y a à l'échelle mondiale un nouveau cas de démence toutes les 3 secondes. Maitriser les défis associés au vieillissement des populations en général, et ceux en particulier liés aux pathologies mentales est de fait d'intérêt capital, en particulier pour les trois pays impliqués dans ce projet: le Japon, la France et l'Allemagne. Ainsi, l'objectif de ce projet est d'exploiter les capacités de l'intelligence artificielle (IA) pour favoriser un vieillissement sain. Pour ce faire nous développerons à l'aide d'apprentissage statistique des biomarqueurs objectifs permettant le suivi d'efforts cognitifs et la mise en place de thérapies personnalisées. Nous développerons des nouveaux modèles d'apprentissage statistique et les adapterons aux applications en neuroscience. Nous mettrons nos méthodes en accès libre dans des logiciels open-source de référence, en nous intéressant particulièrement aux problèmes d'apprentissage non-supervisé, d'augmentation de données, d'adaptation de domaine et d'interprétabilité des modèles. Nos objectifs scientifiques principaux sont d'optimiser la prédiction de l'état mental d'un individu, d'identifier des biomarqueurs des risques de déclin cognitif et des différents types de démence, et ainsi que d'améliorer les méthodes d'entrainement cognitif facilitées par l'IA. Ces efforts joints entre le Japon, la France et l'Allemagne seront accompagnés de réflexions sur l'éthique et les impacts sociétaux liés à l'utilisation de l'IA ainsi que d'activités communautaires transnationales facilitant le dialogue entre la communauté scientifique et le grand public.

Le concept clé de PANORAMA est «l'IA adaptative dans le contexte de l'interaction humain-machine». Nous mènerons des recherches sur l’adaptabilité de l’IA à l’utilisateur. Lorsque les gens discutent entre eux, ils modifient leurs comportements de communication verbale et non verbale en fonction de ceux de leur partenaire. L’adaptation à l’utilisateur est donc un élément essentiel de l’amélioration de l’interaction humain-agent. Le style de communication est également différent en fonction de la culture. PANORAMA apportera des solutions à ces problèmes grâce à l’apprentissage automatique. L’annotation manuelle des comportements non verbaux des utilisateurs est très coûteuse en temps. Nous exploiterons l'Intelligence Artificielle Explicable (XAI), grâce à laquelle les étiquettes seront prédites par le système puis seront adaptées en fonction de l'interaction avec l'utilisateur en tant qu'annotateur. Ainsi, l'IA explicable et adaptable à l'utilisateur permettra d'aider les utilisateurs à créer un corpus multimodal et à améliorer l'interaction humain-agent. PANORAMA appliquera ces solutions à un cas d’utilisation très pertinent pour l’IA: la eSanté et le coaching personnalisé. Nous nous inspirerons des théories issues de la Psychologie pour concevoir un coaching personnalisé pour l’activité physique adapté à la personnalité et à la culture de l’utilisateur. PANORAMA vise à atteindre les objectifs de recherche suivants. (1) outil d'annotation multimodal adaptatif basé sur la technique XAI, (2) exploiter cet outil pour collecter des corpus multimodaux annotés dans trois pays (France, Allemagne, Japon), (3) modèles et méthodes de développement d'agents conversationnels avec adaptation à plusieurs niveaux, (4) techniques d'apprentissage multitâches et de transfert pour apprendre des modèles utilisant les corpus multiculturels obtenus et adapter l'agent à chaque culture, et (5) proposer la base de conception de systèmes d'adaptation de l'IA fondés sur des théories psychologiques et des évaluations. Pour atteindre ces objectifs de recherche, le projet PANORAMA se focalisera sur les objectifs scientifiques suivants: - jeter les bases de la création et de l'apprentissage de corpus interculturels - fournir des méthodes pour créer une adaptabilité personnelle et culturelle dans les agents conversationnels animés - fournir des méthodes permettant d’adapter le comportement de l’agent au contexte de l’interaction - fournir les théories psychologiques des différences interindividuelles comme base pour la conception et l'évaluation d'agents adaptatifs pour l'utilisateur (personnalité et culture) Les objectifs techniques de travail sont: - réduire les efforts requis pour la collecte et l'annotation de données en tirant parti d'un apprentissage machine coopératif; apprentissage (à travers les cultures) contrairement aux travaux antérieurs, pas seulement la langue, mais aussi des signaux non verbaux ; augmentation de données - modèles d'interaction adaptative à l’utilisateur PANORAMA contribuera à la recherche sur le développement de systèmes autonomes permettant des interactions adaptatives de haut niveau avec les utilisateurs en se concentrant sur le traitement multimodal. Il contribuera à l'IA centrée sur l'humain avec une approche utilisateur pour la conception d'un outil d'annotation semi-automatique et le développement d'agents conversationnels adaptatifs, culturels et personnels. Le cas d’utilisation de PANORAMA aidera à comprendre comment articuler une intelligence artificielle avec les utilisateurs pour les motiver efficacement à adopter un mode de vie sain à long terme. Les études interculturelles comme celles menées dans PANORAMA aideront à comprendre les différences entre les cultures en termes d’approche en matière de comportements sains et d’interactions avec les systèmes d’IA.

PEPITE est le fruit d’une collaboration entre l’UMR1197 et la PME Organotechnie. Son objectif est d’ouvrir un marché à forte valeur ajoutée pour les peptones d’Organotechnie en les intégrant à la production des cellules souches et de leurs produits de sécrétion, les vésicules extracellulaires (VE) en thérapie tissulaire, domaine d’innovation de l’UMR1197. Cette approche synergique apportera une innovation de rupture pour améliorer la sécurité et l’efficacité thérapeutique de ces produits. PEPITE sélectionnera les peptones les plus performantes en s’appuyant sur un partenariat effectif et multidisciplinaire : 1) L’UMR1197 gère des essais cliniques utilisant des cellules souches et maitrise les contraintes techniques et réglementaires liées. En plus de son unité de production GMP, elle dispose de locaux pré-GMP pour valider les étapes requises pour la production clinique. 2) Organotechnie développe et fabrique des peptones utilisées dans le diagnostic, la culture cellulaire et la fermentation. Elle fabrique déjà des produits de grade clinique destinés à la pharmacologie et maitrise les contraintes associées. Les peptones sont des mélanges hydrosolubles de polypeptides et d’acides aminés formés par l'hydrolyse partielle de matières premières riches en protéines, végétales pour ce projet. Elles sont des additifs efficaces à la culture cellulaire, mais elles ne sont pas validées pour la production de cellules souches et leurs dérivés en thérapie tissulaire. La thérapie tissulaire utilisant les cellules souches mésenchymateuses (CSM) est en plein essor. Les procédés d’isolement et d’amplification des CSM doivent être efficaces, reproductibles et sûrs, mais les additifs utilisés actuellement pour leur culture sont d’origine animale (sérum de veau fœtal (SVF)) ou humaine (lysat plaquettaire humain (hLP)) et présentent des verrous majeurs : une variabilité inter lots, une composition non définie et pour le hLP, des coûts de production élevés et un approvisionnement difficile. Les peptones végétales sont une alternative très prometteuse au SVF et au hLP pour préparer les produits de thérapie tissulaire. Par ailleurs, les CSM thérapeutiques présentent des risques potentiels liés à leur dissémination hors du site d’injection ou à l’apparition de mutations géniques éventuellement dangereuses à long terme. Leur stockage et acheminement au lit du patient sont aussi des contraintes. Toutefois, l’effet thérapeutique des CSM repose sur leur action trophique, les remplacer par les produits qu’elles sécrètent est envisagé par de nombreux spécialistes. Les VE sécrétées par les CSM présentent une efficacité analogue à celle des CSM sources, mais sont dépourvues d’ADN génomique, ne sont pas (ou peu) immunogènes et sont faciles à stocker et à transporter. Le SVF et le hLP contiennent de grandes quantités de VE qu’il est nécessaire d’éliminer avant la production de VE de CSM. Les peptones, dépourvues de VE, faciliteront beaucoup la production et la purification de VE de CSM tout en réduisant les coûts. Enfin, nous fractionnerons les peptones pour analyser l’efficacité des différentes fractions et mieux définir leur composition peptidique. Les sous-fractions les plus actives constitueront des nouveaux produits à forte valeur ajoutée. Cette caractérisation biochimique et fonctionnelle des peptones apportera une meilleure compréhension de leurs mécanismes d’action. Notre projet a pour ambition, grâce aux peptones PEPITE : -1) d’améliorer la sécurité et l’efficacité de la production des CSM thérapeutiques, -2) de permettre la production industrielle des VE pour la thérapie tissulaire, à des coûts beaucoup plus accessibles pour l’économie de la santé. Il valorisera l’écosystème scientifique relatif aux CSM et VE dans lequel l’UMR1197 évolue, avec Organotechnie comme partenaire industriel et commercial. Il sera aussi un tremplin pour la mise en place des conditions GMP nécessaires au développement de produits à base de VE et destinés à la clinique.

Le projet AI4LEA vise à fournir une autonomie technologique aux forces de sécurité intérieures (LEAs) pour prévenir et combattre la criminalité et le terrorisme. Le projet créera une communauté durable pour une collaboration efficace entre LEAs et le secteur industriel de la R&D. Au sein de cette communauté, AI4LEA explorera l'utilisation de différents outils et techniques afin de définir, développer, partager et faire évoluer des solutions technologiques open source basées sur l'intelligence artificielle (IA) pour les LEAs. AI4LEA propose une stratégie de co-développement basée sur une collaboration directe et régulière entre toutes les parties prenantes. Cela comprend des cycles de développement courts et des «hackathons» en face à face tous les 6 mois. Après chaque hackathon, les LEAs seront en mesure de déployer et de tester les outils dans leurs propres locaux et avec leurs propres données, tout en fournissant des commentaires à l'ensemble de la communauté. Le projet élargira le projet H2020 initial ASGARD en recrutant de nouveaux États membres (essentiellement de nouveaux LEAs), en abordant de nouveaux cas d'usage organisés en domaines opérationnels (cybercriminalité, sécurité des frontières,…) et en diffusant les résultats par le biais d'agences européennes telles que EUROPOL. La définition et la conception des solutions basées sur l'IA reposeront sur (1) la criminalistique, le renseignement et l’anticipation, (2) les cas d'usage et les scénarios dictés par les besoins des utilisateurs finaux, (3) les technologies d'architecture orientée services (SoA) et des défis réalistes, et (4) les aspects sociaux, éthiques, juridiques et de confidentialité (SELP). AI4LEA développera des ensembles d'outils interopérables et faciles à utiliser en complément des systèmes actuels des LEAs. Le projet mettra un accent particulier sur les percées technologiques en explorant l'utilisation de l'IA pour la sécurité au niveau et au-delà de l'état de l'art. Des solutions innovantes aideront les LEAs à enquêter sur les formes traditionnelles de criminalité où le contenu numérique joue un rôle clé et sur les cyber-menaces. AI4LEA effectuera des recherches sur les capacités et les failles des systèmes d'IA pour empêcher leur utilisation malveillante. En ce qui concerne la dimension SELP et la vie privée, le projet sera pleinement conforme au nouveau cadre législatif résultant de la directive européenne RGPD. À la fin du projet, AI4LEA étendra une communauté d’intérêt active et durable à l'échelle de l'UE avec un modèle de collaboration efficace et avec des outils disponibles et évalués et une infrastructure collaborative permettant le partage des connaissances tout en protégeant les données sensibles et souveraines. L’impact principal du projet sera d’améliorer l’autonomie, l’efficacité et les capacités des LEAs en matière de criminalistique, de renseignement et d’anticipation en fournissant un ensemble d’outils et d’applications facilement configurables et déployables. Les outils proposés seront priorisés par les LEAs. Chaque outil sera conçu et développé pour s'attaquer à un cas d’usage ou type d’enquête spécifique. AI4LEA améliorera également les capacités des LEA en matière de connaissances, d'échange de données et de collaborations transfrontalières. AI4LEA implémente un développement continu « agile » et moderne ainsi que des méthodologies d'intégration et des cycles de développement courts. Ce processus garantit aux LEAs associés un accès rapide et régulier aux résultats du projet afin qu'ils fournissent des avis rapides pour éventuellement redéfinir les priorités du plan de travail. Le projet adopte une politique de gestion et de coordination rationalisée avec peu de partenaires par tâche et peu de tâches par partenaire. Un mécanisme efficace de gouvernance et de prise de décision est mis en place pour simplifier la gestion et la coordination et pour faciliter une résolution rapide et adaptée des problèmes ou des conflits.

À l’échelle mondiale, la demande en protéines alimentaires augmente mécaniquement du fait de l'augmentation de la population, on estime qu’elle doublera d’ici 2050. Les sources animales contribuent actuellement à une part importante des protéines que les populations des pays riches consomment, mais ce modèle de système alimentaire ne peut être étendu à l’ensemble de la population mondiale. En effet, la production de ces protéines animales est très consommatrice de ressources non renouvelables (combustibles fossiles et eau) et fortement émettrice de gaz à effet de serre. De surcroît la consommation excessive de produits carnés est reconnue comme un facteur majeur du développement de l'obésité et de son corollaire morbide de maladies métaboliques chroniques (maladies cardiovasculaires, diabète, cancers). Ainsi l’augmentation de la demande mondiale en protéines alimentaire ne peut pas être satisfaite de manière durable sans ré-équilibrer les consommations de sources animales et végétales. Or ces changements sont mal acceptés et cela constitue un frein à l'évolution urgente et nécessaire de nos régimes vers des diètes plus végétales et plus durables. Afin de contribuer à la conception et à la mise en œuvre de politiques publiques pour une alimentation durable ainsi qu’à la stimulation d’innovations agroalimentaires soutenables et vertueuses, les nouvelles générations de scientifiques, qu'elles se destinent à évoluer dans le domaine académique ou dans le secteur industriel, doivent être sensibilisées à ces enjeux de l’alimentation de demain. Elles doivent aussi disposer de capacités d'analyse et de compréhension des déterminants et des leviers de l’acceptabilité des changement de comportement alimentaire ainsi que des conséquences de ces derniers sur la santé humaine. Or les méthodes actuelles d’analyse des comportements alimentaires sont parfois limitées face à la très haute complexité des comportements alimentaires Humains. L'objectif du projet SWAPS (Swaps With Alternative Protein Sources - Determinants and predictive models of the acceptability of protein sources) sera de former cette nouvelle génération de scientifiques capable de traiter ces problématiques complexes et interdisciplinaires. La proposition de projet SWAPS, déposée en vue de la constitution d’un consortium de type « European Joint Doctorate (EJD)» dans le cadre de l’appel à proposition MSCA-ITN-2021 du programme Cadre Horizon Europe, proposera un programme de formation par la recherche (programmes doctoraux) portant sur (1) la compréhension des facteurs qui favorisent ou limitent l'acceptabilité des changements de sources de protéines (2) la mise en place de modèles prédictifs de l'acceptabilité en conditions réelles et (3) l'évaluation des conséquences à long terme de telles substitutions sur la santé humaine. SWAPS intégrera, tout au long de ces programmes doctoraux, des séminaires d’enseignement thématiques portant sur les enjeux nutritionnels à venir. Les comportements alimentaires humains étant un système complexe, une des originalités forte de ce projet est qu’il propose de croiser des approches de nutrition avec des méthodes d’analyse et de modélisation des systèmes complexes issues de l’informatique et des neurosciences computationnelles. La consolidation de ce réseau international et interdisciplinaire permettra de maximiser les chances de succès de la proposition SWAPS lors de son évaluation par la commission européenne. Le soutien de l’Agence Nationale de la Recherche via l’aide au « Montage de Réseaux Scientifiques Européens ou Internationaux » sera mis a profit autour de deux activités principales, l’animation scientifique du réseau (journées d’études thématiques multipartites et réunions bilatérales de travail entre partenaires) afin de renforcer le consortium, ainsi que la préparation et la rédaction de la proposition (réunions du consortium, sessions de rédaction et de relecture, prestations extérieures de relecture de la proposition).

Le projet CrimScapes explore l'expansion de l'application du droit pénal, des mesures de prévention et de contrôle de la criminalité et des imaginaires de la (il)légalité comme étant à la fois des réponses et à l'origine des politiques basées sur la menace et l'insécurité qui augmentent actuellement dans la région européenne. Étant données les tensions inhérentes entre les processus démocratique et une régulations légales toujours croissante, ce projet examine l'augmentation le recours grandissant aux technologies et institutions criminelles comme représentant un défit à la nature participative des sociétés démocratiques et comme possible symptômes et causes du sentiment général de turbulence qui est arrivé à dominer une grande partie de la vie politique, économique et sociale. CrimScapes cherche à saisir d'une manière analytique les motivations, les défis et les implications plus larges qui se cachent derrière la criminalisation d'une variété d'acteurs et de pratiques qui façonnent et modifient un enchevêtrement de crimscapes — des paysages de la criminalisation. Au moyen de recherches bibliographiques, d'exploration d'archives et d'entretiens, les membres du projet vont développer les généalogies de sept crimscapes européens sélectionnés préalablement (migration, travail du sexe, discours de haine, maternité de substitution, prison, usage de drogue, identités et relations LGBT). D'autres interviews, ainsi que des enquêtes ethnographiques, aideront à identifier et conceptualiser les stratégies, les relations et les dynamiques citoyennes des acteurs concernés afin de saisir comment ils négocient leur participation démocratique et libertés dans un contexte caractérisé par des mesures de contrôle et de régulations propres aux conditions de la criminalisation. Partant de ces données empiriques, les chercheurs conceptualiseront ensuite pour des publics différents les manières par lesquelles les subjectivités, les réalités vécues, les revendications citoyennes et les futurs désirés propres aux acteurs criminalisés pourraient être mieux pris en compte dans les processus démocratiques au travers de cette région.

Dans un contexte général où les démocraties traditionnelles ont accru les pouvoirs et les ressources allouées aux services de police afin de combattre le terrorisme et les autres menaces qu'elles ont identifiées, le projet de recherche POLACS vise à comparer les capacités d'actions dont disposent les citoyens pour responsabiliser ces services et les contrôler (organismes de surveillance indépendants, procédures de plaintes contre la police, autres). En effet, la police dispose désormais de pouvoirs supplémentaires, de nouvelles technologies et de réseaux transnationaux qui s'ajoutent aux capacités déjà étendues qu'elle détenait, lui donnant des moyens puissants pour surveiller et s'immiscer dans la vie des citoyens, quitte à mettre entre parenthèses leurs droits fondamentaux. En parallèle, il s'est avéré très difficile d'inscrire sur l'agenda politique la réforme et l'amélioration des procédures de plaintes contre la police. Aujourd'hui, avec l'omniprésence des outils d'enregistrement audiovisuels et la possibilité de diffuser instantanément sur internet les images des confrontations entre la police et le public, ce qui était un problème caché est devenu un enjeu politique important. Des chercheurs de plusieurs pays, Canada, France, Allemagne, Royaume-Uni, et Japon, sont impliqués dans le projet POLACS. Cette recherche couvrira également d'autres pays qui disposent d'organismes de contrôle des polices bien établis depuis longtemps, tels que l'Australie, les Etats-Unis, et les Pays-Bas. Compte tenu des préoccupations croissantes qu'expriment les citoyens en termes de responsabilisation des policiers, il est nécessaire de développer les connaissances empiriques sur les différents systèmes de contrôle existant dans chaque pays et de les comparer entre eux. Cela permettra d'établir des normes de "bonnes pratiques". Le projet POLACS intègre aussi une analyse des mécanismes de contrôle qui s'exercent dans le cadre des coopérations policières transnationales, comme Europol ou l'Espace Européen de Liberté, de Sécurité et de Justice (ELSJ). Beaucoup de ces réseaux de coopération internationaux échappent en effet aux contrôles parlementaires ou judiciaires nationaux et peuvent difficilement être mis en cause par les citoyens. Les chercheurs universitaires impliqués dans le projet POLACS se proposent d'examiner les mécanismes de contrôle et de responsabilisation des services en s'appuyant sur leurs savoirs théoriques mais aussi sur leurs connaissances empiriques des fonctionnements policiers, et de les confronter aux évolutions qu'ont connus ces derniers depuis les années 1990. L'approche comparative s'impose comme l'outil le plus efficace pour évaluer les atouts et les limites de chaque système de contrôle national ou infranational. Elle permet d'établir les bases indispensables à l'élaboration de normes internationales de bonnes pratiques. Les responsables politiques, les praticiens ou les acteurs mobilisés contre les abus policiers rencontrent les plus grandes difficultés pour comparer entre eux les différents systèmes : les données qualitatives ou quantitatives disponibles ne sont pas comparables entre elles. Ce n'est qu'en rassemblant à une grande échelle les données et les connaissances existantes qu'il sera possible de comparer les systèmes de contrôle de la police et d'identifier les éléments qui manquent actuellement pour que ce contrôle s'exerce de manière satisfaisante. Le projet POLACS offrira l'opportunité d'une réflexion empirique sur les outils actuels, tout en ouvrant de nouveaux champs de recherche.

Ce projet s’intéresse aux inégalités de revenu entre villes et régions de cinq pays à hauts-revenus et la manière dont ces inégalités ont changé au cours du temps. Alors que la recherche académique a mis en évidence une forte hausse des inégalités de revenu, en particulier de la part des très hauts revenus (les 1%), les problèmes sociaux, politiques et économiques associés à cette hausse sont devenus de plus en plus clairs. Or les inégalités nationales de revenus reflètent en grande partie par des inégalités à l’intérieur des pays, avec une division entre villes ‘superstar’ globalisées (Londres, New York, Paris), et villes anciennement industrielles ayant le sentiment d’être abandonnées. Les conséquences de ces divisions se manifestent par l’essor des partis politiques « populistes ». Aidé par les premiers résultats de la recherche existante, les gouvernements et organisations internationales sont devenus de plus en plus conscients des conséquences des inégalités. Or, pour guider les politiques publiques locales, il est nécessaire de disposer de données comparables documentant comment différent pays se situent en terme d’inégalités géographiques. De quelle manière les inégalités de revenus reflètent-elle les inégalités à l’intérieur des villes ou entre elles ? Quelles sont les localisations les plus favorables pour assurer l’accès physique et géographique aux opportunités économiques ? Cette étude a pour objectif d’examiner et de comparer l’évolution des inégalités géographique de la répartition des revenus depuis les années 1970 entre cinq pays à hauts revenus : le Canada, la France, l’Allemagne et le Royaume-Uni. Nous avons rassemblé une équipe internationale composée de géographes ayant l’expérience des études sur l’inégalité spatiale et ainsi que d’économistes ayant l’expérience de mesurer les inégalités de revenus. Notre premier objectif est de développer des méthodes d’analyse d’inégalités géographiques qui autorisent les comparaisons entre pays. Pour cela, nous devons nous mesurer à trois grands défis : 1) définir des zones géographiques comparables, 2) utiliser des mesurer du revenus comparables au cours du temps, 3) pouvoir ajuster les revenus au coût de la vie locale, en particulier les coûts du logement. Nous exploiterons des données fiscales nationales, des données de registre contenant les revenus des travailleurs, et des données d’enquêtes auprès des ménages. A la suite de ce travail d’harmonisation, notre second objectif est de mesurer l’importance des inégalités géographiques dans les inégalités de revenus dans nos cinq pays. Nous analyserons les points communs et les différences entre pays et rechercherons leurs origines. Notre objectif est que ce projet permette la construction d’une base de donnée globale permettant de mesurer les inégalités entre régions. Cette base permettrait de nourrir les recherches sur les origines des inégalités géographiques et comprendre les raisons de leurs différences entre pays.

Le projet consiste à acheter un micromanipulateur sous microscope équipé d’un grand nombre d’outils, qui permettent de prélever des échantillons de très petite taille (microns) et de les manipuler en vue d’effectuer des expériences de caractérisations en laboratoire (IPANEMA par exemple) ou sur les lignes de rayonnement synchrotron (DIFFABS, PSICHÉ, autres lignes de SOLEIL). Les objets peuvent être aspirés, marqués (positionnement de marqueurs spécifiques autour de l’objet pour le repérer), déplacés avec une pointe, prélevés sous une couche protectrice,… et ce en toute sécurité.

Le projet vise à doter la plateforme d’analyse structurale et élémentaire macro-faisceau (100_m) du LAPA d’un détecteur de rayons X de nouvelle génération dit à comptage de photon afin de remplacer un équipement arrivant en fin de vie. La rapidité d’acquisition des images de diffraction, liée à un rapport signal sur bruit multiplié au moins par 3 par rapport au scanner de plaques images photosensibles, ainsi que la possibilité de l’interfacer à un ordinateur, en font un équipement de haute performance pour l’analyse structurale du matériel archéologique et du patrimoine. De plus, il permettra l’acquisition d’un grand nombre de clichés de diffraction sur des temps très courts pour des études statistiques par exemple.

Le projet MeV a pour objectif l’acquisition d’un magnétomètre à échantillon vibrant travaillant dans la gamme de 77 K à 950 K pour des champs magnétiques jusqu’à 2 T. Il s’agit d’un instrument révolutionnaire dans sa rapidité d’exécution et unique quant à ses capacités d’analyses de la minéralogie magnétique et de ses caractéristiques physico-chimiques. Il sera le seul appareil de ce type en France. L’acquisition avec cet instrument de courbes d’hysteresis simples ou multiples, de rémanence à très haute résolution et ceci à différentes températures, pour des échantillons en poudre ou en petits morceaux, permettra de caractériser les minéraux magnétiques présents dans les échantillons (oxydes, hydroxydes, sulfures de fer), leur taille, leur concentration et leurs éventuelles interactions. Il est primordial de définir chacun de ces paramètres car ils modulent différemment le signal magnétique global mesuré. Les analyses physico-minéralogiques de la fraction magnétique de produits archéologiques apporteront des éléments clés pour déterminer l’origine et la stabilité temporelle de leur aimantation depuis la fabrication du produit (brique, four, poterie) ainsi que sur sa potentielle stabilité pendant les longues expériences de laboratoire visant à reconstruire l’intensité passée du champ magnétique terrestre et l’utiliser en tant qu’outil de datation. La caractérisation des minéraux magnétiques est également nécessaire pour préciser l’origine des structures archéologiques repérées sur le terrain et pour distinguer certains usages: structures de chauffe (fours, briques), activités de paléométallurgie du fer, stabulation, etc. Elle permettra en outre d’identifier les processus de pédogenèse étroitement liés à l’histoire et l’évolution des sols, éléments clés pour la compréhension de la taphonomie des vestiges et des sites archéologiques.

La préservation des matériaux archéologiques et patrimoniaux nécessite une bonne connaissance de leur altération. L’acquisition d’une chromatographie ionique dernière génération permettra de mieux cerner les processus de recristallisation sur les surfaces minérales en réalisant des mesures de cations majeurs (Ca, Mg, Na, K et Sr) sur des petits volumes de fluides, tout en améliorant la précision d’un facteur 5 à 10 et permettra de répondre à de nouvelles questions scientifiques. En effet plusieurs sujets d’études, en cours ou en projet au sein des 3 laboratoires du plateau de Saclay impliqués, ont en commun de s’intéresser à l’interaction eau/roche et notamment dans les grottes autour de problématiques environnementales ou archéologiques : 1) Influence de la chimie des eaux pariétales dans divers processus susceptibles de dégrader les peintures, comme les vermiculations ou l’évolution d’un voile calcique ; 2) Composition chimique des inclusions fluides et participation de celles-ci aux modifications chimiques des eaux percolant sur les parois ornées, mais aussi leur importance comme témoins du passé et leur capacité à enregistrer les conditions paléo-environnementales notamment dans les spéléothèmes ; 3) Compréhension des processus de précipitation/dissolution de carbonates dans les sédiments ayant des applications dans la préservation des archives climatiques pouvant être adaptés au patrimoine du bâti historique ; 4) Suivi des pollutions industrielles historiques à travers les spéléothèmes et les eaux souterraines comme archives dans les carrières en contexte de sous-sols urbains.

L’observation de l’anatomie et de de la composition physico-chimique des fossiles, vestiges matériels de systèmes vivants des temps anciens, est un outil précieux pour de la compréhension de l’origine de la vie et de l’évolution de la biosphère. Les modifications physico-chimiques opérant dès la mort des organismes et qui se poursuivent pendant l’enfouissement génèrent une conservation très variable des morphologies et rendent souvent limitée l’observation de caractéristiques anatomiques en lumière visible. La paléontologie a bénéficié d’un certain nombre d’approches analytiques permettant de mieux visualiser des détails peu ou pas du tout visibles à l’oeil nu. La tomographie à rayons X a révolutionné l’étude des fossiles préservés en 3D, permettant d’accéder à leur anatomie interne. Néanmoins ces approches de scans tridimensionnels n’est pas (ou très difficilement) applicable aux spécimens qui ont été fortement aplatis lors de la fossilisation, et qui représentent une grande part des fossiles, et en particulier ceux préservant des tissus mous. Pour certains fossiles plats, notamment les vertébrés, la luminescence sous UV (ou « photographie UV ») est très utilisée comme un outil qualitatif permettant d’exacerber des contrastes morphologiques. L’objectif du projet CONTRAST vise à regrouper et à optimiser les instruments d’imagerie spectrale UV-visible-proche infrarouge existant au laboratoire IPANEMA pour permettre l’analyse, en imagerie de luminescence quantitative à de multiples échelles spatiales, des collections naturelles dans l’actuel et le registre fossile. Les développements instrumentaux proposés dans le cadre de cette demande sont inspirés par les besoins analytiques des communautés de la paléontologie et des paléo-environnements pour des applications en systématique et paléoécologie et se prolongent vers celles dont les recherches reposent sur l’étude de systèmes actuels et leur évolution.