Projets

New visual technologies including body-worn and cellphone cameras have led to previously unprecedented access to police conduct. Public reaction to the ‘new visibility’ of use-of-force, crowd control and interrogations has been extremely polarized, and criticism has been directed at police services through video evidence. However, little attention has been paid to how police use visual information themselves to evaluate officer conduct and training. This project fills that gap, conducting a comparative analysis of citizen and police use of visual technology to criticize and inform “reasonable” police conduct. In stage 1, researchers will analyze the reports of police oversight services or criticisms of police conduct by citizens groups, closely attending to how these groups utilize visual technology to support accusations of police misconduct, and how evidence is used by civilian police oversight services to adjudicate those accusations. We will study the types of arguments made with videos of police conduct, and how such arguments are either accepted or rejected through an investigative process. Reports of police misconduct with video evidence will be compared with reports without supporting video evidence to better comprehend how video alters or augments citizens’ capacities to complain about the police. In stage 2, we will study how police services use visual technologies (video, immersive trainers, etc) to evaluate and teach “reasonable” officer conduct in use-of-force, crowd control, and interrogation settings. We will conduct participant-observation ethnographies, sitting in on classes at police colleges and interviewing police trainees and trainers on how visual technologies are informing their learning and teaching practices. The information obtained through this research will be compared with information learned in the first stage to better understand how the new visibility of policing is affecting the perception of “reasonable” officer conduct. Findings from these two stages of research will be shared with, and used by, software engineers at Cardiff university to build new video analytic and simulation tools for police oversight and training. We will work with these scholars and practitioners to inform a set of simple tools for annotating and analyzing video for both pedagogic and oversight purposes, and to develop international best practice for using visual technologies in police training and oversight. This research contributes to a broad body of literature on the phenomenology of perception, a conceptual and theoretical analysis of how perception functions in society. We will contribute to theoretical discussions about how perception is achieved between individuals, using police oversight and training as ‘perspicuous settings’ to explore how disputes over police conduct are argued or agreed upon, furthering our academic understanding of how visual stimuli are transformed into meaningful information.

Le cervelet est une région cérébrale historiquement connue pour son rôle moteur. Cependant les données cliniques et expérimentales convergent vers l’idée que cette structure intervient également dans certaines fonctions cognitives et émotionnelles. Le cervelet a une organisation anatomique particulière, le subdivisant en 10 lobules distincts qui sont anatomiquement connectés, via les noyaux profonds, à de nombreuses régions corticales motrices et non motrices tels que les cortex moteur et préfrontal, la VTA et l’hippocampe, expliquant ainsi son influence à la fois motrice et cognitive. Au-delà de cette organisation lobulaire, il existe au sein de chaque lobule des clusters de cellules de Purkinje (CP) activées de manière synchrone et formant ainsi des microdomaines fonctionnels. Ainsi, la participation du cervelet à des fonctions motrices et cognitives s’effectue de manière adaptée au contexte et reposerait sur l’activation sélective de microdomaines particuliers. De manière intéressante, les études modélisant ce fonctionnement modulaire par microdomaines suggèrent que les afférences monoaminergiques du cervelet pourraient sous-tendre de telles activations sélectives et épisodiques. Cependant, ces afférences ne présentant pas de structure synaptique bien définie et présentant un mode de transmission volumique, il est peu probable que leurs activations seules permettent de définir des microdomaines fonctionnels avec exactitude. Le cortex cérébelleux présente une forme unique de cellule astrogliale, les cellules de Bergmann (CB), en forte interactions avec les CP, seule sortie neuronale du cortex cérébelleux. Les CB représentent un type cellulaire majeur du cervelet, et sont connues pour leurs rôles dans le support métabolique et le maintien des homéostasies ioniques et hydriques. De plus, il a été démontré qu’outre ces fonctions de support, les CB sont capables de contrôler l’efficacité des entrées synaptiques glutamatergiques sur les PC. Nos données montrent que les CB expriment le transporteur vésiculaire de monoamine VMAT2 et le transporteur de monoamine (dopamine et noradrénaline) DAT, atypiques dans les astrocytes. Notre hypothèse est donc que via cette propriété unique, le réseau dense de CB module finement l’homéostasie monoaminergique et contrôle ainsi la précision de recrutement de microdomaines appropriés permettant une implication du cervelet adaptée au contexte. Nous examinerons donc la contribution des CB dans la modulation monoaminergique des CP et ses conséquences sur les processus moteurs et cognitifs. Pour se faire, notre projet implique 4 équipes ayant des expertises complémentaires : l’Equipe 1, CNRS/Université Paris 6, Cervelet Navigation et Mémoire, pionnière de tests comportementaux de la fonction cognitive du cervelet auxquelles elle associe des enregistrements électrophysiologiques pendant le comportement ; l’Equipe 2, CNRS/Université Paris-Saclay, NeuroPSI,Astrocytes et Cognition, expert des interactions neurogliales dans le cervelet et des modulations monoaminergiques astrocytaires; l’Equipe 3, Inserm, Institut de Génétique Fonctionnelle Montpellier, Circuits Neuronaux et Transduction du Signal, hautement spécialisée dans l’analyse moléculaire de la signalisation dopaminergique et dans le développement des approches Ribotag permettant d’isoler les ARNm gliaux ; enfin l’équipe 4, CNRS/Université Paris-Saclay, Laboratoire de Neuropharmacologie, apporte son expertise à la fois dans les aspects neuropharmacologiques du comportement et dans l’imagerie calcique sur animal libre de ses mouvements. L’alliance de ces 4 équipes permettra de 1/ identifier quels protagonistes monomaminergiques sont exprimés dans les CB et leurs influences sur les niveaux extracellulaires de monoamines, 2/caractériser le rôle des CB dans la plasticité des circuits neuronaux du cortex cérébelleux et 3/ déterminer le rôle des CB dans des fonctions cognitives et dans le recrutement de microdomaines fonctionnels associés.

Une étude innovante a montré que l’administration par voie intraveineuse de nanomédicaments à base de Leu-enképhaline (LENK) couplée au squalène, un lipide endogène, présentait un effet antinociceptif prolongé dans un modèle de douleur inflammatoire chez le rat. NANOPAINKILL vise maintenant à répondre aux questions suivantes: Peut-on utiliser la même approche avec des inhibiteurs d’enképhalinases tels que l’opiorphine (OPN)? Peut-on améliorer l’activité antinociceptive avec des nanoparticules de LENK combinées aux OPN? L’administration de ces nanomédicaments par des voies autres que l'intraveineuse permet-elle d'obtenir un effet anti-nociceptif intéressant? Ces nanomédicaments sont-ils efficaces sur d’autres types de douleurs, telles que neuropathiques, post opératoires ou cancéreuses? L’utilisation des nanomédicaments à base de LENK et/ou OPN permet-elle réellement d’éviter des effets secondaires et une sensibilisation centrale comme c’est le cas avec la morphine et ses dérivés?

Les sources de positrons (SP) constituent un élément essentiel pour les Futurs Collisionneurs (FC) qui requièrent des valeurs critiques en ce qui concerne l’intensité élevée et la faible émittance, conditions nécessaires pour atteindre une luminosité élevée. Les intensités requises pour les SP des FC représentent un accroissement de plusieurs ordres de grandeur par rapport à celles des installations existantes. Des solutions nouvelles, R&D ainsi que des tests expérimentaux s’avèrent nécessaires pour aboutir à des solutions robustes de façon à répondre aux futurs besoins. Le but principal du projet INSPIRER est la recherche de nouvelles SP basées sur une solution hybride qui utilise la cible granulaire. En particulier, l’utilisation d’un solénoïde SC dans le système de capture pour les positrons constitue une solution innovante de grand intérêt. Un autre aspect innovant est lié à l’utilisation de l’intelligence artificielle dans la perspective de l’optimisation d’injecteur de positrons.

Avec des résultats des expériences à échelle réduite au premier rang mondial, la technique des bolomètres scintillantes a validé son potentielle pour la recherche de la double désintégration bêta sans émission de neutrino -2ß0v- de prochaine génération. Ce projet ANR a pour objectif de passer des systèmes à petite échelle, au système intégré capable d’être opéré à l’échelle d’une tonne de masse totale. Un design final sera réalisé intégrant les considérations thermiques, mécaniques, de collecte de lumière et de bruit de fond à l’aide de tests cryogéniques et de simulations Monte Carlo. Une première tour de détecteurs nommée CUPID-1 sera construite sous la forme finale dans l'experience de prochaine génération CUPID, et mise en opération avec 8 mois des prises des donnes pendant la période de ce projet. Cette première tour permettra de valider en échelle réel la technologie de CUPID et sera en soi une expérience 2ß0v compétitive au niveau internationale.

La plupart des cellules vivantes présente une différence de potentiel électrique de part et d’autre de leur membrane plasmique résultant de différences de concentration en ions maintenues par des canaux et pompes ioniques. La membrane d’un neurone peut être soudainement (˜1 ms) dépolarisée (son potentiel intracellulaire passant de -70 mV à +30 mV) par l’ouverture synchronisée de ces canaux, stimulée par d’autres neurones, engendrant alors un « potentiel d’action » qui se propage jusqu’aux autres cellules auxquelles ce neurone est connecté par des synapses. Le suivi de cette dépolarisation renseigne ainsi sur la transmission synaptique, essentielle aux processus cognitifs et neuromoteurs. L’approche classique consiste à mesurer l’activité électrophysiologique à l’aide de micropipettes sur quelques cellules à la fois (« patch-clamp »), ou avec un réseau de microélectrodes enregistrant alors les potentiels extracellulaires d’un ensemble de neurones. Depuis quelques décennies, des méthodes de mesures optiques ont été introduites pour obtenir simultanément l’activité électrique d’un grand nombre de cellules simultanément avec une grande résolution. En dehors de quelques travaux exploitant la modulation d’effets électroplasmoniques de nanoparticules d’or ou de charges de nanocristaux semiconducteurs, ces méthodes présentent un certain nombre d’inconvénients (photoblanchiment, toxicité…) ou de limites quant à la mesure d’un signal électrophysiologique extracellulaire. L’objectif de notre projet est de développer et valider biologiquement une nouvelle sonde photoluminescente du potentiel extracellulaire s’appuyant sur un mécanisme de transduction encore jamais exploré pour cette application et qui devrait aboutir à une très grande résolution spatiotemporelle. Ces sondes sont des nanocristaux ferroélectriques (NCFE) dopés avec des ions de terres rares (RE3+) dont nous détecterons la modulation spectrale de conversion ascendante de photons (up-conversion, UC) en fonction du potentiel électrique environnant. Les variations de ce potentiel, sous l’effet de l’ouverture des canaux ioniques, modifient la densité surfacique des charges de polarisation P du NCFE, faisant alors varier P qui entraine à son tour une déformation du NCFE par effet piézoélectrique inverse, induisant enfin un changement d’intensité de certaines raies d’émission d’UC. Ce processus est conforté par notre récente observation d’une telle modulation de l’UC dans un NCFE exposé à un champ électrique. Tout d’abord, nous synthétiserons des NCFE de BaTiO3 de taille˜200 nm dopés avec des ions d’Er3+ et Yb3+ et testerons également d’autres matrices à réponse piézoélectrique plus forte, et d’autres dopants. Des calculs ab initio nous aideront à déterminer les sites cristallographiques les plus favorables pour l’incorporation des ions. Nous caractériserons l’intensité de l’UC et sa durée de vie. Ensuite, nous imagerons les domaines ferro/piezoélectriques de NCFE individuels par microscopie à force piézoélectrique (PFM) où un potentiel oscillant est appliqué à la pointe. Nous chercherons à produire des NCFE brillants monodomaines. Nous quantifierons la variation du spectre d’UC lors des mesures PFM, ainsi que sous le flux d’ions issu d’une pointe à décharge. Enfin, nous testerons la capacité des NCFE à détecter des changements de densités de charges en solution, avant de les utiliser, après biofonctionalisation, comme capteurs optiques de changements de potentiel proche des membranes lors d’une électroporation, puis pour suivre la régénérescence nerveuse. Ce projet fortement interdisciplinaire requiert les compétences complémentaires de cinq équipes, en synthèse et caractérisation de NCFE, spectroscopie optique et microscopie à sonde en champ proche, bio-conjugaison de nanoparticules et en bioélectrochimie. Ce projet exploitant les charges de polarisation de nanosystèmes ferroélectriques permettra d'ouvrir un nouveau champ d'applications au-delà de celui biomédical.

Le Système Solaire est le seul système planétaire qui est exploré intensivement par des sondes robotisées et par l'analyse en laboratoire de cosmomatériaux. Il fournit un regard unique sur les mécanismes conduisant à la formation des étoiles et des planètes, une vision qui est complémentaire à celle issue de l'observation à distance des systèmes planétaires en formation. Des informations chimiques, dynamiques et chronologiques de première importance ont contenues dans les petits corps qui ont échappé à une évolution planétaire majeure: astéroïdes, comètes et Kuiper Belt Objects (KBOs). L'étude de leur composition de ces objets constitue dès lors un objectif majeur. La spectro-photométrie VNIR (Visible Near InfraRed) permet d'effectuer des relevés systématiques des petits corps et fournit une vision globale de leur diversité compositionnelle. Cependant, la composition des petits objets sombres demeure faiblement connue, et plusieurs questions fondamentales restent en suspens: * Quelle composition est associée à chacune des classes spectrales astéroïdale ? * Quel rôle joue le space weathering dans la définition des classes spectrales ? * Comment sont-elles reliées aux cosmomatériaux disponibles ? L'interprétation des données VNIR est la pierre angulaire de ces problématiques et l'objectif central de CLASSY. Notre proposal s'inscrit dans le contexte d'une moisson historique de données issues des sondes ROSETTA, DAWN and NEW HORIZONS. Il s'agit de données spectrales multi-angulaires, collectées avec une résolution spatiale élevée et une précision photométrique sans précédent. Leur interprétation a conduit et/ou conduira à des résultats majeurs sur la composition de la comète 67P/CG, l'astéroïde de type C Céres, et le KBO 2017 MU 69. Ces résultats permettront à leur tour une meilleure interprétation des classes spectrales en terme de composition, et sur le continuum asteroid-comet. Cependant, ces avancées reposent sur des données expérimentales qui sont encore à mesurer. L'objectif de CLASSY est de conduire ces expériences et dans le même temps d'aller plus loin dans l'interprétation des données collectées par les missions spatiales citées précédemment. Nous étudierons les premières étapes du space weathering (irradiation ionique) sur les spectres VNIR de matériaux modèles sombres. Nous conduirons également des expériences visant à élucider les paramètres texturaux et compositionnels qui contrôlent les spectres VNOR, au travers de mesures radio-spectro-goniometriques sur des assemblages organiques-mineraux submicrométriques. Le consortium de travail est multidisciplinaire et regroupe 5 laboratoires: Institut de Planetologie et d’Astrophysique de Grenoble (IPAG, Grenoble), IAS (Institut d’Astrophysique Spatiale, Orsay), Unite Materiaux et Transformations (UMET, Lille), Laboratoire d’Etudes Spatiales et Instrumentations en Astrophysique (LESIA, Meudon) and Museum National d’Histoire Naturelle (MNHN). Il regroupe des champs thématiques différents tels que les Sciences Planétaires, Sciences des surfaces, Sciences des matériaux, Sciences des météorites (Cosmochimie), Minéralogie, Physique de l'irradiation et Science des données. Presque tous les chercheurs de CLASSY ont collaboré entre eux par le passé et partagent de nombreuses publications. CLASSY offre l'opportunité de faire fructifier ces collaboration, et d'apporter des interprétations innovantes et robustes à des données issues de missions spatiales historiques. CLASSY permettra également de former un consortium compétitif à l'échelle internationale en vue de répondre aux appels d'offre de retours d'échantillons issues des missions Hayabusa 2 et Osiris-Rex.

Grâce à une analyse collective et transversale, l’objectif de FONDASCIENCE est d’étudier, sur la période de 1910 à 1956, le rôle des fondations philanthropiques dans le développement de la recherche scientifique, par l’exploitation d’archives jusqu’à présent peu questionnées ou même totalement inédites. L’hypothèse de départ est que la structuration de la recherche publique française actuelle est née de l’association étroite entre quelques fondations/fonds/associations et une poignée de savants influents. De nombreux travaux dans le domaine de l’histoire sociale ou de l’histoire de l’art ont été consacrés au mécénat et à la philanthropie des dynasties financières, commerciales ou industrielles aux XIXe et XXe siècles. En revanche, peu d’études existent sur les fondations philanthropiques dédiées à la science. De même, si la question du poids des institutions scientifiques de province par rapport à Paris a bien été réévalué depuis les années 1980, celle du mécénat Paris/province reste inexplorée. De nombreuses fondations ainsi que leurs réalisations, comme l’IBPC, constituent un pan aveugle de l’histoire de la recherche, tout comme subsistent des zones d’ombre pour la période de la Seconde Guerre mondiale. Le projet est structuré en trois axes : 1) une analyse croisée des fondations philanthropiques scientifiques (1910-1939) en France et en Belgique pour ébaucher une cartographie des régimes philanthropiques et en dégager si possible quelques « modèles » ; 2) une étude sur la période 1927-1939 de l’Institut de Biologie Physico-Chimique (IBPC) né de la Fondation créée par Jean Perrin et Edmond James de Rothschild, elle questionnera l’interdisciplinarité promue grâce à une méthodologie novatrice s’appuyant sur un corpus inédit, ainsi que l’insertion de l’institut dans son environnement scientifique, institutionnel et géographique (Montagne Sainte-Geneviève) ; 3) le positionnement des fondations dans un contexte nouveau où émerge et se structure une recherche scientifique publique (1939-1956, -colloque de Caen-). Outre l’exploitation de sources originales (archives de la banque Rothschild (Roubaix), The Rothschild Archive (Londres), Rockefeller archive center (New York State), Fonds National de la Recherche Scientifique (Bruxelles), Institut Henri Poincaré, IBPC, Instituts Pasteur de Lille et de Paris, etc.), le projet se caractérise par une approche résolument croisée, et en faisant varier les échelles du local au national et à l’international. Il s’appuie sur la constitution de bases de données prosopographiques. De plus, l’étude spécifique de l’IBPC s’inscrira dans le courant historiographique du « material turn » en combinant sources écrites, visuelles et matérielles (et non à leur simple juxtaposition). Le projet assurera également la protection pérenne de ces archives inédites (numérisation) puis leur valorisation dans une démarche de science ouverte : publications dans des revues françaises et internationales, un ouvrage de référence, un carnet de recherche, bases de données prosopographiques, et une exposition en ligne, un colloque. Coordonné par le Directeur de l’IBPC, trois équipes complémentaires rassemblent des spécialistes de l’histoire des interactions entre science, industrie et États, de l’histoire de l’innovation, des finances publiques et privées, de la recherche publique, du mécénat et de la philanthropie, des institutions scientifiques, de l’architecture, des études visuelles et matérielles. Au-delà de l’originalité de son objet, la philanthropie scientifique, FONDASCIENCE est novateur en ce qu’il pose comme hypothèse de départ qu’aux côtés de l’État et des scientifiques, la philanthropie a joué un rôle décisif dans l’évolution et la structuration de la recherche publique. Il permettra également de mieux comprendre les ressorts de l’organisation de la recherche française dans la longue durée et de contribuer ainsi à ses évolutions et débats actuels.

MALCOM-X déterminera des composés allélopathiques de la mousse Physcomitrium patens. Ces composés régulent les interactions plante-plante mais aussi contrôlent le développement de la mousse. En particulier, deux types de composés vont être ciblés, sur la base de leur participation en tant que molécules signal dans la voie des strigolactones (SL) ou la voie du ligand de KAI2 (KL). Des données antérieures indiquent que plusieurs gènes PpKAI2Like codent les récepteurs potentiels de ces composés. Les mutants de ces gènes, ainsi qu’un mutant de synthèse des SL, serviront à cette étude. Des analyses métaboliques par UPLC des exsudats de P.patens, sauvage et mutants, seront utilisées pour identifier ces composés. Le rôle spécifique de ces composés sera précisé par des essais biologiques, sur P. patens et sur des plantes parasites (pour la voie SL), qui montrent aussi un grand nombre de récepteurs. Associés à la synthèse organique de standards, ces essais faciliteront la caractérisation des molécules allélopathiques. Ce projet doit conduire à l’identification de nouveaux composés allélopathiques d'intérêt.

Problem: Increasing evidence shows that individuals affected by idiopathic REM sleep behavior disorder (iRBD) have a high risk of conversion to Parkinson’s disease (PD), dementia with Lewy bodies (DLB) or multiple system atrophy (MSA), conditions that have a common cellular pathological hallmark, the aggregation of alpha-synuclein (aSYN). Despite phenotypic similarities in the early stages, clinical phenotypes differ significantly in later stages with substantial therapeutic and prognostic consequences. Goal and methodology: DEEPEN-iRBD aims to develop a proof of concept for phenoconversion based on pre-clinical/clinical research and data analysis to implement correct diagnosis and accurate prognosis and facilitate personalized interventions. To achieve this goal, we will integrate existing and new data, including both advanced clinical assessments and molecular markers to deepen iRBD and reveal PD, MSA and DLB specific profiling. Clinical electrophysiological signals from polysomnographic recordings, continuous electrocardiographic and arterial blood will determine autonomic functions. A comprehensive genetic screening will be applied to identify genetic modifiers. Patient samples as body fluids, skin biopsy, and iPSC-derived brain cells will be employed to determine structure and properties of aSYN aggregates and disease-specific cellular pathways. Pathogenicity model, a system for prediction and description of diseases, will be implemented and applied for diagnosis and patient stratification. On this basis, a personalized symptomatologic therapeutical approach combined with early rehabilitative intervention will be offered to iRBD patients. Finally, ethical and social aspects related to communication and screening issues will be analyzed. Benefit: DEEPEN-iRBD consortium of multidisciplinary experts will address secondary and tertiary prevention, mainly through individual risk assessment and strategies to develop tailored interventions and care in iRBD.

Les scénarios portant sur changement climatique prédisent que le réchauffement global aura un impact dramatique sur le bassin méditerranéen, conduisant à des menaces croissantes pour la soutenabilité des systèmes agricoles actuels. Aussi, la pandémie de COVID-19 a t impacté la sécurité alimentaire. BENEFIT-Med encouragera l'emploi de légumineuses orphelines en développant un traitement innovant de stimulation de semences pour améliorer la germination et l’émergence des plantules en stress hydrique/thermique, fondamental pour améliorer la productivité / la sécurité alimentaire et soutenir les filières. Ce traitement permettra de rendre les cultures (Trigonella foenum-graecum L.; Lathyrus sativus L.; Pisum sativum var. arvense) plus résilientes aux fluctuations du climat et d’améliorer les rendements. Cet objectif principal sera atteint par la mise en œuvre des travaux spécifiques suivants: i) établir une cartographie des sites méditerranéens vulnérables et une base de données pour intégrer les informations disponibles sur les légumineuses orphelines avec les idées recueillies par BENEFIT-Med; ii) mettre à l’échelle le traitement pour une application sur mesure «à la ferme» afin d’améliorer la germination et la levée du stress, ainsi qu’un processus circulaire pour la production in situ d’un inoculant bactérien applicable sur la semence; iv) valider l'effet de la stimulation des semences sur les performances agronomiques et la stabilité des rendements dans des essais en plein champ en Tunisie et Maroc; v) valoriser l'importance et les usages des légumineuses orphelines locales; vi) quantifier l'impact du changement climatique et la variabilité sur les systèmes agricoles existants et futurs; vii) estimer le cycle de vie du nouveau système agricole proposé; viii) établir une plate-forme pour promouvoir le nouveau système agricole à plusieurs niveaux, par un modèle participatif, en mettant l'accent sur des activités spécifiques de formation / renforcement des forces de R&D avec les acteurs des filières. BENEFIT-Med est un projet multidisciplinaire résultant de l'intégration synergique de onze partenaires: Univ. of Pavia (Italy), Univ. of Sfax (Tunisia), Agri. Univ. of Athens (Greece), INRAE (France), Associação BL3-Campus de Tecnologia e Inovação (Portugal), Benaki Phytopatological Institute (Greece), Karlsruhe Institute of Technology-Institute of Meteorology and Climate Research (Germany), Institute Hassan II of Agronomy and Veterinary Medicine (Morocco), Univ. of Casablanca (Morocco), Univ. Ferhat Abbas-Setif 1 (Algeria), AGROLAND SA (Greece). BENEFIT-Med répond à l'appel à projet PRIMA- «Section 2, Thème: 2.2.1 (RIA)». BENEFIT-Med aborde la qualité des semences, un proxy de la performance agricole, jusqu'ici inexploré chez les légumineuses orphelines du bassin méditerranéen. Le nouveau système de culture sera composé de LO adaptées au climat méditerranéen dont les semences auront été améliorées par une stratégie multidisciplinaire d’amorçage de la germination (i.e. seed priming) et l’utilisation de micro-organismes (i.e. biopriming). Les partenaires ont des connaissances de pointe sur les mécanismes de réparation des semences, en corrélation positive avec vigueur des graines. Le biopriming sera réalisé avec des bactéries favorisant la croissance des plantes, et sécrétant des niveaux élevés d'un biopolymère naturel, le poly-γ-glutamate (PGA). Cette nouvelle formulation basée sur des micro-organismes naturels, renforcera encore la résilience des légumineuses orphelines, améliorera les propriétés du sol, réduira la demande d'irrigation et d’intrants chimiques tels que les engrais et les pesticides. Les performances du système agricole BENEFIT-Med seront évaluées en prenant en compte les paramètres climatiques et au moyen d’indicateurs socio-économiques et écologiques, paramètres essentiels pour l’engagement des acteurs des filières et pour la promotion du transfert de technologie aux agriculteurs locaux.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Les lois du frottement donnent lieu à des phénomènes intéressants dans des systèmes complexes tels que les milieux granulaires ou les suspensions granulaires. La tenue mécanique de deux annuaires entrelacés qui ne peuvent pas être séparés même par deux tanks en est un autres exemple. Les systèmes entremêlés ont été moins étudiés par les physiciens. Comprendre le rôle des entrelacs dans la friction est le cœur de ce projet. Trois équipes complémentaires s'allient dans ce projet que nous avons divisé en trois tâches. Dans les systèmes 2D, nous aimerions comprendre le rôle de la rigidité à la flexion, le rôle de l'adhérence et le rôle de la lubrification dans la friction des feuilles entrelacées. La deuxième tâche sera consacrée à l'amplification par friction dans un assemblage de fibres (systèmes 1D). La troisième tâche sera de comprendre comment cela se transfert à nanoéchelle où les lois de la friction solides sont parfois violées.

Les progrès des technologies optoélectroniques nécessitent le contrôle indépendant de la propagation de la phase et de l’énergie lumineuse. Ceci est possible grâce aux métamatériaux hyperboliques, un cas extrême d’anisotropie optique. Les systèmes moléculaires et/ou macromoléculaires auto-organisés offrent un moyen de réaliser de tels milieux, car ils peuvent incorporer divers mésogènes pi-conjugués susceptibles de former des structures très fortement anisotropes. Notre objectif est de développer un tel système incorporant des entités fluorescentes afin de combiner une dispersion hyperbolique avec une émission de lumière ou un gain optique. Au-delà de la compensation des pertes intrinsèques aux métamatériaux, nous visons la réalisation de dispositifs électroluminescents innovants associant la source dans le métamatériau lui-même, là où la plupart des réalisations actuelles impliquent des combinaisons complexes à l’échelle nanométrique de différents milieux émissifs et biréfringents.

La fabrication des membranes repose encore sur une approche de type essai-erreur coûteuse. Ces dernières résultent d’un processus de fabrication complexe qui associe séparation de phase (SP) et transport de chaleur et de matière. Les modèles théoriques négligent aujourd’hui trois aspects essentiels : la viscoélasticité, le caractère ternaire des mélanges et la prise en compte des couplages multiphysiques (SP, hydrodynamique, transferts). Nous développerons des outils théoriques et expérimentaux qui permettront de simuler ces couplages pour prédire la morphologie des membranes et contrôler l'apparition de macrovides ou de couches denses épaisses. Les résultats seront confrontés à des expériences utilisant une microscopie confocale permettant de suivre l'évolution des morphologies en 3D au cours de la SP. Le modèle numérique sera adapté pour être utilisé facilement par des outils numériques familiers du génie des procédés et le code de calcul COMSOL Multiphysics®.

Les alcaloïdes indolomonoterpéniques multimériques isolés des genres Voacanga, Callichilia et Tabernaemontana sont parmi les structures les plus complexes extraites de plantes. Les alcaloïdes isolés de ces genres botaniques proches appartiennent au groupe des bis-aspidosperma-(pseudo) aspidosperma. Les membres emblématiques sont la vobtusine, la callichiline, l’ervafoline et l’alasmontamine, un tétramére particulièrement impressionnant qui constituera le défi ultime du projet. Une approche de synthèse collective sera basée sur la préparation de deux sous-unités communes (et leur dérivés) en valorisant l’expertise du consortium sur les spiro-indolénines, les approches biomimétiques et synthèse totale de molécules complexes. Les principales tâches seront l’assemblage de structures multimériques en s’intéressant à la formation de cycles spiro et aux réactions en cascade. Des procédés chimiosélectifs sont prévus pour la formation spécifique d’un multimère à partir des précurseurs communs.

La dégradation ciblée des protéines est une nouvelle modalité puissante dans la chimie biologique et la découverte de médicaments, ayant émergé au cours de la dernière décennie comme une stratégie thérapeutique prometteuse. Les « PROteolyse TArgeting Chimeras » (PROTACs) sont des molécules bifonctionnelles constituées d'un ligand pour la Protéine Cible d'Intérêt (POI) et d'un ligand pour une ubiquitine ligase E3 qui sont joints de manière covalente par un linker flexible. Mécaniquement, le PROTAC favorise le recrutement de la ligase E3 à proximité immédiate de la POI, formant ainsi un complexe ternaire. Cette proximité permet l'ubiquitination de la POI médiée par la ligase E3, suivie de sa reconnaissance et de sa dégradation consécutive par le système ubiquitine-protéasome (UPS). Grâce à leur mode d'action catalytique, les PROTACs présentent différents avantages par rapport aux inhibiteurs traditionnels (petites molécules). En particulier, les PROTACs peuvent cibler les protéines « undruggables ». Pin1 est une peptidyl-prolyl isomérase (PPiase) multifonctionnelle, qui catalyse l'isomérisation cis-trans des liaisons amide Xaa-Pro dans les protéines. Dans les cellules, Pin1 sert de « timer moléculaire », activant ou désactivant les fonctions de ses multiples substrats phosphoprotéiques de signalisation, afin de contrôler l'amplitude et la durée de nombreuses réponses ou processus cellulaires. Pin1 est surexprimée dans la plupart des cancers et constitue donc une cible potentielle pour leur traitement. Cependant, bien que de nombreux inhibiteurs de Pin1 aient été identifiés, la majorité d’entre eux n’ont pas la spécificité, la perméabilité cellulaire et l’efficacité requises. En effet, Pin1, tout comme les autres PPIases, est considérée comme « undruggable ». Afin de surmonter les problèmes liés au développement des inhibiteurs de Pin1, tout en profitant des atouts uniques de la stratégie PROTACs par rapport aux modalités de ciblage existantes (anticorps monoclonaux et petites molécules inhibitrices avant tout), ce projet se concentre sur le développement de Pin1-PROTACs. Ceux-ci seront construits avec l'objectif pionnier et innovant de dégrader intentionnellement et de façon contrôlée Pin1, et ce, pour traiter le cancer. Au-delà de leur utilisation en tant que potentiels médicaments, d'autres applications remarquables et polyvalentes seront explorées pour les Pin1-PROTACs. Dans cette optique, ils pourraient être utilisés, entre autres, comme nouveaux outils de recherche pour répondre aux questions concernant les nombreux rôles de Pin1 dans les processus physiologiques et les conditions pathologiques. En outre, les Pin1-PROTACs permettront d’apporter une nouvelle méthode pratique, rapide et réversible pour dégrader Pin1 globalement et rapidement chez les animaux vivants, pour lesquels les stratégies génétiques de knock-out ciblées pourraient s’avérer irréalisables.

Les alcanes sont une source abondante de matière première carbonée qui reste paradoxalement très rarement exploitée en synthèse organique. Leur faible réactivité rend en effet leur transformation hautement énergivore et, donc, peu sélective. De ce fait, leur conversion en produits de haute valeur ajoutée nécessite la conception de nouvelles transformations pour l’introduction sélective d’un groupement fonctionnel sur une unique position de leur chaine carbonée. Les réactions d’activation C-H ont récemment émergé comme de nouvelles méthodes de choix en synthèse organique. Leur application aux alcanes reste cependant un défi ambitieux en raison de l’absence de tout groupement directeur susceptible de contrôler leur sélectivité. C’est une difficulté majeure qui impose de concevoir de nouvelles stratégies qui s’affranchissent de la réactivité intrinsèque des différents types de liaisons C-H. Dans ce contexte, le projet ALCA-N cible une stratégie de double contrôle par le catalyseur et le réactif donneur d’azote, de la sélectivité de réactions intermoléculaires d’amination C(sp3)-H catalytique d’alcanes. Ces réactions d’amination impliqueront l’insertion de nitrènes métalliques générés par un processus oxydatif en présence de réactifs de l’iode trivalent. Sur la base de résultats préliminaires obtenus par chacun des partenaires, des études expérimentales (partenaire 1) et théoriques (partenaire 2) seront combinées pour concevoir de nouveaux catalyseurs (complexes de dirhodium(II)) et précurseurs de nitrènes (sulfamates). Ces nouveaux réactifs seront configurés de façon à générer des « Rhodium-nitrènes » suffisamment discriminants pour fonctionnaliser sur demande des liaisons C-H primaires, secondaires, ou tertiaires. Cet objectif sera atteint grâce à une meilleure compréhension des interactions entre l’intermédiaire de type rhodium-nitrène et le substrat. A terme, le projet ALCA-N devrait permettre de démontrer que les alcanes constituent des synthons utiles pour la préparation de molécules à haute valeur ajoutée. Par ailleurs, les réactions d’amination C-H développées seront appliquées à la fonctionnalisation tardive de produits naturels pour la modulation de leur propriété biologique.