Projets

Nous allons sonder l'interaction induite par des membranes de lipides entre des inclusions (molécules et autres nanoobjets). Cette étude présente à la fois un intérêt fondamental, du point de vue de la physique de la matière molle, et une pertinence biologique en ce qui concerne l'activité de molécules biologiques importantes, comme les protéines membranaires et les peptides antimicrobiens. En particulier, l'activité cyto-toxique de ces derniers est directement reliée à la composition de la membrane (charge, épaisseur, présence ou non de cholestérol) plutôt qu'à une reconnaissance chimique spécifique. Il a été postulé que des modèles très simplifiés (comme, par exemple, le ‘hydrophobic matching’) peuvent rendre compte des aspects fondamentaux de ce processus, mais les résultats des nombreuses études théoriques et numériques ne peuvent pas être validés et raffinés, faute de résultats expérimentaux. Nous allons déterminer précisément l'interaction entre inclusions membranaires. Nous étudierons des phases lamellaires lipidiques hautement alignées, dopées avec des peptides antimicrobiens et complètement hydratées (en excès d'eau) par des techniques de diffusion des rayons X aux petits angles. Nous obtiendrons ainsi le facteur de structure bidimensionnel du fluide d'inclusions, qui nous permettra ensuite d'accéder au potentiel d'interaction dans le plan de la membrane. Nous mènerons une étude systématique de ce potentiel en fonction des paramètres pertinents et comparerons les résultats aux modèles théoriques existants. L'étape suivante sera l'utilisation comme ‘sondes membranaires’ de particules inorganiques monodisperses et hydrophobes (donc contenues dans la bicouche), de manière à élargir la gamme accessible des paramètres (plus spécialement vers les faibles concentrations d'inclusions). Nous obtiendrons ainsi une image plus claire des membranes de lipides en tant que fluides complexes à deux dimensions et de la manière dont elles influencent l'interaction entre les objets insérés, en particulier les peptides antimicrobiens et les protéines membranaires.

L’objectif du projet EXO-DUNES est de caractériser les dunes observées sur Mars et Titan (la plus grosse lune de Saturne), et de contraindre les processus atmosphériques et sédimentaires qui les ont créées et façonnées. Grâce aux programmes actuels d’exploration de Mars et de Titan, notre connaissance de ces deux corps s’est grandement améliorée. Les systèmes atmosphériques et les paysages de Mars et Titan présentent de très nombreuses analogies avec la Terre. En particulier, des champs de dunes ont été observés sur Mars et Titan, démontrant que celles-ci peuvent se former dans des environnements extrêmement variés. Les dunes sont des outils très puissants pour contraindre l’histoire sédimentaire et climatique des environnements arides et semi-arides (comme les déserts terrestres, ou plus globalement sur Mars et Titan). Mars et Titan présentent des environnements « exotiques », mais les différences dans la morphologie de leurs dunes restent limitées selon les standards terrestres. Sur Mars, les dunes se forment dans un environnement froid. Leur formation et évolution semblent être fortement liées à la topographie locale, la concentration des sédiments en volatiles et au cycle saisonnier gel/dégel. Plus loin encore du soleil, la morphogénèse des dunes de Titan fait encore largement débat. Considérant le climat de Titan et la composition supposée des « grains de sable », dominée par des hydrocarbures, la cohésion semble jouer un rôle très important. Pourtant, de nombreuses questions concernant l’origine des dunes planétaires, leur composition, morphologie, âge et dynamique restent tout de même irrésolues. Dans ce contexte, Mars et Titan nous offre l’extraordinaire possibilité de contraindre la morphodynamique des dunes dans des environnements extrêmes et de faire progresser en retour notre connaissance des processus atmosphériques et sédimentaires sur Terre. Nous nous proposons ainsi d’étudier en détail les dunes de Mars et de Titan, avec l’aide d’analogues terrestres. L’objectif de ce projet est de développer de nouvelles méthodes dans le but d’extraire les informations fondamentales sur la nature du sédiment et des régimes de vents à partir de la forme, la taille et l’orientation des dunes. Nous avons pour cela identifié trois principales questions : (1) quels sont l’origine et le rôle de la cohésion au niveau granulaire ? (2) quel est le rôle de la topographie ? (3) quels sont les rôles respectifs de l’intensité, la direction et la variabilité des vents ? L’observation seule de la forme et l’orientation des dunes ne permet pas de lever l’ambiguïté entre les rôles combinés des propriétés mécaniques du sédiment et de l’écoulement atmosphérique. Le couplage entre les lois de transport, le vent et les propriétés du sédiment étant hautement non linéaire, ce problème inverse se révèle être d’une grande complexité. C’est pour cela que le projet EXO-DUNES s’articule autour d’une approche fortement collaborative et interdisciplinaire, rassemblant des experts dans l’analyse d’images planétaires, l’étude d’analogues terrestres, l’expérimentation et la modélisation des processus dunaires. La première partie de ce projet consistera à traiter et analyser les dernières images des dunes martiennes et titaniennes et de quantifier leurs paramètres morphodynamiques (composition, forme, orientation, direction et vitesse de migration…), en comparaison avec des analogues terrestres. La seconde partie concerne les études expérimentales et numériques sur les climats et les processus dunaires. Les expériences et les simulations numériques seront régulièrement et conjointement contraintes et validées par les observations. A la fin du projet, nous envisageons d’obtenir une description détaillée des conditions climatiques (régimes des vents) et du lit sédimentaire (rôle de la cohésion et de la topographie) qui ont façonné les dunes de Mars et Titan. Cela aura des retours très importants sur la compréhension de la physique des dunes terrestres.

La Désintégration Double Beta sans émission de neutrino (0v-DBD) est un thème central pour l’étude des particules élémentaires et des interactions fondamentales. Sa mise en évidence aurait un impact fort sur les modèles cosmologiques. Suite à la découverte de l’oscillation des neutrinos, des questions comme l’échelle absolue et la hiérarchie des masses des neutrinos restent de premier ordre ; c’est également le cas de la détermination de leur nature : fermions de Dirac ou de Majorana ? Le but du projet LUMINEU est d’être en mesure de définir un détecteur optimum pour une expérience 0v-DBD de nouvelle génération, capable d’atteindre des sensibilités jamais envisagées. Pour l’atteindre, LUMINEU propose de réduire le fond résiduel dû à l’interaction des particules alphas grâce au développement de bolomètres à mesure simultanée de la lumière et de la chaleur générées par un événement nucléaire. Si les bolomètres scintillants contiennent un candidat de 0v-DBD (détecteur = source) dont la transition est supérieure à l’énergie maximale des gammas émis naturellement (2,6MeV) et l’efficacité de rejet des particules alphas est proche de 100%, cela permettrait d’obtenir une expérience potentiellement sans fond pour une durée d’exposition nécessaire pour scruter la région de hiérarchie inverse des masses des neutrinos. LUMINEU mettra donc en œuvre des cristaux scintillants de la plus grande dimension possible de ZnMoO4, enrichis en 100Mo. Cet isotope est un excellent candidat du fait de son Q-value autour de 3 MeV. Les cristaux seront tirés selon une technique avancée garantissant des qualités excellentes, une pureté extrême et une perte négligeable de matière première. Des masses de cristaux de 400g sont envisagées pour la brique élémentaire. Le pouvoir de rejet des particules alphas est fortement corrélé à la qualité de la mesure de la lumière. Un effort particulier sera porté sur l’optimisation de cette dernière en termes d’efficacité de collection, de seuil en énergie, de taille de détecteur, de reproductibilité et de temps de réponse. La réduction de ce temps permettra de rejeter le fond ultime que pourrait constituer l’empilement d’événements de Désintégration Double Beta avec émission de deux neutrinos, qui est particulièrement gênant dans le cas du 100Mo. C’est pourquoi, en plus des senseurs thermiques semi-conducteurs classiques (NTD) produits par transmutation, de nouveaux senseurs seront étudiés : films supraconducteurs de haute impédance et thermomètres métalliques paramagnétiques. Le fait de coupler ces senseurs à des bolomètres massifs tout en conservant leurs performances nominales constituerait en soi un saut technologique. L’impact que ce résultat aurait sur la physique des astroparticules dépasse le cadre de la 0v-DBD. Les activités prévues au sein du projet LUMINEU pour améliorer les performances des détecteurs lumière devraient ainsi conduire à des retombées importantes dans le domaine de la détection directe de la Matière Noire au sein des projets Edelweiss-3 et Eureca. En effet, l’amélioration des performances des senseurs et couplages thermiques conduira à de meilleurs seuils et sensibilités en énergie sur les voies chaleur et à une amélioration de la sensibilité de détection des WIMPs en particulier de basse masse. LUMINEU va bénéficier de la convergence des contributions des deux communautés ; rétrospectivement les développements de LUMINEU bénéficieront aux deux domaines de recherche. Les résultats sur les cristaux scintillant et sur les détecteurs de lumière permettront une expérience pilote de 0v-DBD, effectuée en site souterrain, contenant une quantité considérable de molybdène enrichi (environ 1 kg). Après l’aboutissement du projet LUMINEU, la réalisation d’une expérience de grande taille pour atteindre la région des neutrinos de masse effective de 20 meV ne sera qu’une question de volonté politique et de fond disponible.

L'IRAM (Institut de Radioastronomie Millimétrique) a publié récemment (mai 2011) un appel d’offre pour l’instrumentation de nouvelle génération pour la mesure du continuum au télescope de 30m situé à Pico Veleta (Espagne). Le consortium NIKA (Néel IRAM KID array) y a répondu par une proposition détaillée pour construire une caméra grand-format à deux couleurs (150GHz --> 2mm et 240GHz --> 1.25mm). L’instrument sera fondé sur la technologie des KID (Détecteur à Inductance Cinétique). Le programme technologique est dirigé par des chercheurs français de l’Institut Néel et du LPSC (Grenoble). La partie française de la collaboration est complétée par l’IPAG (Grenoble), l’IAS (Orsay), le CEA-IRFU (Saclay) et l’IRAP (Toulouse). L’IRAM-Grenoble participe activement au projet, en contribuant à hauteur de 50% de cofinancement et de par son expertise dans le domaine du design et de la fabrication des détecteurs, leur électronique et l’analyse de données. Au niveau international, ce consortium français collaborera avec l’Université de Cardiff (Royaume-Uni), l’Institut pour la Recherche Spatiale des Pays-Bas (SRON) et l’Université de Rome La Sapienza (Italie). En particulier ces collaborateurs fourniront, sur un financement indépendant, les filtres optiques et le séparateur de faisceau. La caméra NIKA s’appuiera sur l’instrument prototype qui a été testé au télescope de 30m de l’IRAM en 2009, 2010 et 2011. Ces campagnes réussies tant techniquement que scientifiquement ont permis, pour la première fois, de montrer la viabilité de la technologie des KID pour les observations sol dans le domaine des ondes millimétriques. En particulier, le prototype à deux couleurs de 2011 a démontré une performance de haut niveau à 150 GHz. L’instrument comprendra un réfrigérateur continu à dilution à cycle fermé avec une température de base de 100 mK, des optiques de reprise froides et des filtres, conçus pour un champ de vue simultané dans deux canaux centrés aux longueurs d’onde de 1.25 et 2 mm. Nominalement les unités de détecteurs du plan focal consisteront en matrices de KID avec un espacement entre pixels de 0.75 f*lambda, ce qui donne environ 1000 détecteurs à 2 mm et 3000 détecteurs à 1.25 mm. Ces détecteurs seront lus avec un maximum de 16 amplificateurs froids et le même nombre de paires de câbles coaxiaux. De surcroit, l'implémentation d'un "canal polarisé" permettant de mesurer l'émission polarisée dans la bande du continuum à 1.2 mm est envisagée pour de futures mises à niveau. L’implémentation d’une troisième voie d’imagerie dans le domaine submillimétrique (850 microns) est aussi envisagée comme mise à niveau en seconde priorité. Dans la proposition présente, nous requérons le soutien de l’ANR pour la construction de l’instrument nominal (2 couleurs, imagerie pure, comme dans la réponse à l’appel d’offres IRAM). Le financement pour le "canal polarisé" est déjà acquis par le CEA-IRFU (Saclay) en tant que partie d'un contrat ERC européen. L’instrument nominal sera dans tous les cas conçu pour être compatible avec ces deux options. La durée du programme ANR est de 3 ans, dédiés à un intense développement instrumental: fabrication du cryostat, conception des détecteurs et de l’électronique, fabrication et tests. Le dernier semestre sera principalement consacré à l’installation-livraison de l’instrument sur le télescope de Pico-Veleta. A la fin du projet ANR, la caméra NIKA sera un puissant instrument (i.e. le gain en terme de vitesse de cartographie par rapport à la génération précédente d'instrument continuum sera de 40-100) à disposition de l'entière communauté d'astronomes utilisant l'IRAM.

Depuis la découverte dans les années 1990 de la première planète en orbite autour d'une autre étoile que notre Soleil, la découverte de centaines d'autres exo-planètes fut confirmée. Il s'agit maintenant de franchir une nouvelle étape en mesurant précisément les caractéristiques de ces systèmes. Une autre question qui se pose est l'existence de zones habitables autour de ces étoiles abritant des planètes. Pour y répondre, il faut une description précise de l'objet au centre de ces systèmes: les étoiles. Le succès des missions spatiales basées sur la photométrie stellaire de précision comme MOST, CoRoT ou Kepler ouvre la voie à l'étude détaillée des caractéristiques des étoiles. Cela sera amplifié par la présence des missions PLATO et ECHO dans le processus de sélection de l'ESA pour une mission M3. Les premiers résultats en terme de sismologie stellaire, basés sur ces missions, ont démontré le potentiel de cette technique pour étudier la physique des étoiles. De plus, la précision photométrique de ces données spatiales ouvre de nouvelles possibilités, par exemple en ce qui concerne la micro-variabilité des étoiles. Notre projet a pour but de mesurer précisément les caractéristiques des étoiles afin de déterminer leur influence sur leur éventuel système planétaire. Mesurer la masse et le rayon d'une exo-planète se faisant à partir de ceux de l'étoile, un de nos buts est de mesurer précisément masse et rayon de l'étoile. Les conditions à la surface d'une exo-planète vont dépendre de l'influence de l'étoile en terme de rayonnement et de magnétisme: nous nous fixons donc comme but de mesurer ces paramètres stellaires (luminosité et activité magnétique). D'autres informations seront obtenues comme la composition chimique de l'étoile (contenu initial en hélium et en éléments plus lourds), qui sont aussi liées au processus de formation planétaire. La disponibilité d'observations spatiales de grande qualité photométrique couplée à la puissance de la sismologie stellaire permet la réalisation de tels objectifs. La modélisation des étoiles est l'outil pour l'interprétation des résultats astérosismiques. La qualité des données rend nécessaire de nouveaux raffinements dans la modélisation stellaire, comme par exemple la description des mécanismes de transport par circulation méridionale ou les ondes internes. La question de l'existence de zone habitable étant centrale, nous nous servirons de notre système solaire comme référence pour valider nos résultats en matière de relation étoile-planète. Nous nous concentrerons plus précisément sur le couple Soleil-Mars car cette planète pourrait voir perdu son atmosphère sous l'influence du vent solaire au début de l'histoire du système solaire. Pour résumer, nous avons pour objectif de fournir à la communauté des planétologues les caractéristiques stellaires qui vont gouverner l'influence d'une étoile sur ses éventuelles planètes. Nos objectifs scientifiques reposent sur une modélisation stellaire raffinée combinée aux meilleures observations astérosismiques qui nous permettront d'obtenir la précision requise pour quantifier l'influence des étoiles sur les exo-planètes. Notre propre système solaire nous servira de référence pour cela.

Les projections de changement de précipitation dans les tropiques diffèrent grandement d'un modèle de climat à un autre, en signe et en amplitude. Comment déterminer quelles sont les projections les plus fiables? En identifiant les modèles capables de reproduire à la fois les changements de précipitation actuels et passés, il devrait être possible de réduire les incertitudes sur les projections. Pour atteindre cet objectif, notre projet se déroulera selon quatre étapes: (1) Pour évaluer le réalisme des simulations paléoclimatiques, nous avons besoin de reconstruire les changements de précipitation à différentes périodes. Pour cela, nous utiliserons la composition isotopique (deutérium et oxygène 18) des précipitations passées, accessible via des archives du climat bien connues. Il sera donc impératif de raffiner notre connaissance de la relation qui existe entre la composition isotopique et la quantité de précipitation (calibration isotopique). Dans ce but, nous mettrons en place des observations isotopiques inédites à la fois dans la vapeur d'eau et la précipitation pour préciser les fractionnements isotopiques entre ces deux phases. Nous nous concentrerons sur deux régions pour lesquelles des archives climatiques sont disponibles et où les projections de changement de précipitation sont très incertaines: le Sahel en Afrique de l'Ouest et les Andes sud-américaines. (2) En retour, nous étudierons comment les nouvelles observations obtenues peuvent nous apporter des contraintes sur les processus physiques clés dans les atmosphères convectives (re-évaporation de la pluie, subsidence) et sur la paramétrisation de certains processus humides. Pour ce dernier aspect, nous utiliserons les modèles de climat équipés d'un module isotopique (LMDZ-iso, ECHAM-iso, modèles du programme SWING2) avec lesquels il est possible de réaliser une comparaison directe entre les données isotopiques observées et simulées, indépendamment de la calibration isotopique. Les meilleurs modèles à l'issue de cette comparaison seront utilisés en retour pour préciser certains aspects de la calibration (stabilité dans le temps et dans l'espace). (3) En utilisant la calibration isotopique établie, nous produirons des enregistrements de changement de précipitation dans les deux régions mentionnées ci-dessus. Nous utiliserons des archives telles que les carottes de glace, les spéléothèmes, etc. couvrant le dernier maximum glaciaire et l'Holocène, périodes simulées par les modèles. Ces reconstructions, nous permettrons par ailleurs d'examiner finement les changements climatiques passés et les mécanismes associés, en particulier les mécanismes de téléconnexions. Nous profiterons de la diversité des périodes documentées pour préciser quelle est la sensibilité du climat tropical. (4) Enfin, pour remplir l'objectif initial, nous analyserons un ensemble de simulations issu du projet international CMIP5 (initiative coordonnée proposant un ensemble de simulations passées, présentes et futures réalisées par les mêmes modèles et donc avec une physique identique d'une période à une autre, pour un modèle donné) pour évaluer la capacité des modèles à reproduire à la fois les changements récents et passés. A l'issue du projet, nous pourrons mettre en lumière les modèles les plus sérieux pour représenter les changements de précipitation d'après notre méthode de sélection. En résumé, ce projet propose, en utilisant une approche interactive entre modèles et données, d'évaluer les modèles de climat et d'estimer quelles sont les projections de changement de précipitation les plus crédibles. Se faisant, le projet permettra d'ouvrir des verrous dans trois domaines cruciaux de la climatologie: la physique des isotopes stables de l'eau et l'utilisation de ces derniers comme indicateurs climatiques, les mécanismes de la variabilité climatique tropicale depuis l'échelle interannuelle à orbitale, et les processus atmosphériques jouant un rôle fondamental dans les atmosphères convectives.

La Méditerranée nord-occidentale est soumise régulièrement à des épisodes de vents forts (Mistral, Tramontane) qui peuvent,lorsqu'ils interagissent avec la dynamique de l'océan superficiel, conduire à la formation d'eau dense. Le Golfe du Lion est ainsi une région majeure de formation d'eau dense en Méditerranée associée au mécanisme de convection océanique, résultat d'interactions entre le courant nord et le gyre cyclonique en présence d'un forçage atmosphérique intense. Bien que ce mécanisme soit d'importance cruciale pour la simulation des masses d'eau en présence en Méditerranée et la circulation thermohaline à l'échelle de tout le bassin, sa représentation dans les modèles demeure rudimentaire. L'objectif principal d'ASICS-MED est d'étudier en détail les processus océan-atmosphère qui contribuent à la formation d'eau dense afin d'améliorer leurs représentations dans les modèles océaniques. Les travaux de recherche se concentreront sur les processus à fine échelle (i.e. à meso- et submeso-échelles), qui ont déjà été identifiés comme contribuant significativement à la formation d'eau dense à l'échelle du bassin. La méthodologie envisagée repose sur : (i) la réalisation d' une campagne terrain en fin d'hiver 2013 pour collecter des observations inédites et simultanées dans la couche limite marine et dans l'océan dans la région du Golfe du Lion (MEDOC), (ii) la réalisation de simulations océaniques à haute résolution avec plusieurs modèles océaniques forcés par ou couplés à un modèle atmosphérique à l'échelle kilométrique couvrant toute la zone d'étude afin d'étudier l'évolution des couches limites océaniques et marines de la phase de préconditionnement jusqu'à la formation d'eau dense, (iii) le développement d'une paramétrisation de type flux de masse pour la convection océanique et l'amélioration des paramétrisations des flux air-mer et (iv) l'identification et la hiérarchisation des processus océan-atmosphère impliqués dans l'évolution des couches limites marine et océanique et la formation d'eau dense Le projet ASICS-MED s'inscrit dans le programme MISTRALS/HyMeX et bénéficie à ce titre d'une dynamique de collaboration et internationale forte. ASICS-MED, projet de recherche fondamentale en océanographie physique, aura des retombées importantes en termes d'océanographie opérationnelle et d'avancées dans la compréhension et la prévisibilité de la variabilité interannuelle et décennale du système climatique méditerranéen dans le contexte du changement climatique.

L’augmentation récente du taux de CO2 atmosphérique pousse le climat vers des conditions qui n’ont plus existé depuis des millions d’années. L’impact du réchauffement actuel sur l’océan rappelle le modèle proposé pour le développement d’événements anoxiques d’étendue globale (OAE). Ces événements brefs et extrêmes se sont produits dans un contexte de climat à fort effet de serre. Ils sont associés à des crises majeures des organismes calcifiants, à des périodes d’acidification des eaux, et se caractérisent par un enfouissement accru de carbone organique dans les sédiments provoquant des perturbations majeures du cycle du carbone, central dans l’évolution du climat. Ces événements sont généralement associés à un réchauffement abrupt par (1) une accélération du cycle hydrologique et de l’altération continentale, augmentant les apports de nutriments et la productivité primaire, et (2) un ralentissement de la circulation océanique, favorisant l’anoxie dans les eaux profondes et la préservation de la matière organique. Pourtant des réchauffements se sont produits après le milieu du Crétacé, à la fin du Maastrichtien (~65 Ma) ou à la limite Paleocène-Eocène (~55 Ma), qui n’ont pas abouti à un OAE. Dans ce projet nous proposons d’étudier le rôle de la configuration continentale, à travers son impact sur la circulation océanique et l’altération continentale, sur les seuils de déclenchement de ces OAEs. Nous nous focalisons sur une période-clef, le Crétacé supérieur, qui comprend la dernière occurrence d’une anoxie d’étendue mondiale dans les eaux profondes et la transition vers une configuration continentale plus proche de l’actuelle. La structure de la circulation océanique et son évolution durant le Crétacé reste débattue, du fait de la couverture spatiale et temporelle insuffisante de données isotopiques du néodyme (eNd), un traceur de la circulation océanique. Nous projetons de reconstruire l’évolution de l’eNd durant le Crétacé supérieur à la fois des masses d’eaux profondes dans les secteurs Atlantiques et Indiens de l’Océan Austral, fournissant un lien entre les sites déjà publiés, et des eaux superficielles dans les sites potentiels de formation d’eaux profondes. Les changements océanographiques identifiés seront confrontés à l’évolution de traceurs de conditions d’oxygénation de l’eau (obtenue à travers une compilation et de nouvelles données): spéciation du fer et corrélation entre les facteurs d’enrichissement des concentrations de Mo et de U. Des simulations à l’aide du modèle de circulation générale FOAM couplé au modèle géochimique GEOCLIM-reloaded seront réalisées avec différentes profondeurs et largeurs de passages marins et différents taux de CO2 pour discuter l’origine des changements de circulation océanique et de l’oxygénation des différents bassins. Nous établirons alors la distribution latitudinale des conditions d’humidité/aridité à partir des assemblages de minéraux argileux (en utilisant des données publiées et acquises ici) pour le milieu et la fin du Crétacé. Les changements dans les taux d’altération chimique seront aussi explorés à l’aide d’un nouveau traceur, le couplage des systèmes isotopiques Hf, Pb, et Nd, permettant de tracer à la fois l’évolution de l’altération continentale et la provenance des sources. De légers changements de paléogéographie et de taux de CO2 seront utilisés pour obtenir des simulations de FOAM couplé à GEOCLIM-reloaded en accord avec les données (de circulation océanique, d’altération continentale, et d’oxygénation) pour le milieu (hors OAE) et la fin du Crétacé. Une fois la situation correctement reproduite pour les deux périodes, un réchauffement de différente ampleur (avec différents taux de CO2 dans les modèles) sera simulé. La réponse de l’océan en terme de taux de renouvellement océanique et d’oxygénation sera alors déterminée pour explorer la sensibilité du système océan-climat à développer de l’anoxie dans différents contextes paléogéographiques et paléoclimatiques.

Le project “Géométrie des failles en décrochement soumises à des cycles sismiques successifs” (GeosSMEC) vise à mieux comprendre quels sont les paramètres qui contrôlent la géométrie des failles décrochantes, depuis leur initiation jusqu’aux échelles de temps qui impliquent de nombreux cycles sismiques successifs. Un point central de GeoSMEC est de faire interagir la communauté sismotectonique, qui a une connaissance approfondie des observations de terrain (ruptures sismiques, géométrie des failles), les modélisateurs numériciens, qui ont une maitrise des outils permettant l’étude des failles à plusieurs échelles de temps, et la communauté des mécaniciens de la fracture, qui mène à la fois des approches théoriques, expérimentales et numériques sur la propagation de cracks et de rupture sismiques. Un objectif important de ce projet est de constituer un jeu de données d’observations de terrain, détaillées, sur la géométrie de grandes ruptures associées à des séismes en décrochement. On établira aussi la distribution de glissement associée ainsi que le temps de retour. Les grands séismes n’étant pas fréquents, un enjeu de GeoSMEC est de réussir à documenter de façon précise des ruptures anciennes. Ce jeu de données viendra compléter les quelques données déjà existantes, et servira de donnée d’entrée pour un ensemble de modélisations numériques sur la nucléation des failles, et la stabilité de leur géométrie à différentes échelles de temps et d’espace. La majeure partie des données existantes aujourd’hui n’ont pas la résolution nécessaire pour mener ce genre d’approche et notre premier objectif sera donc de produire des données pour 2 à 3 grands séismes en décrochement (magnitude > 7). Pour cela nous utiliserons les nouvelles possibilités offertes par l’imagerie satellitaire optique à très haute résolution (pixel sub-metrique) pour revisiter des séismes passés, notre étude pilote ayant montré que si les conditions climatiques sont favorables, les traces d’un séisme peuvent se conserver pendant plusieurs dizaines de milliers d’années. Ce travail de cartographie s’accompagnera de missions de terrain visant à vérifier et compléter les observations, et aussi à ouvrir des tranchées paléosismologiques sur les failles étudiées pour ajouter une composante temporelle. Ces données seront utiliser comme point de départ pour différentes modélisations. D’une part nous allons regarder la genèse des failles à partir d’approches couplant études théoriques et expériences en laboratoire, ainsi qu’expériences numériques de type éléments discrets (DEM). In fine, il s’agit de voir si la phase de nucléation des failles laisse une empreinte qui conditionne la géométrie de la faille lors de son développement postérieur. Un certains nombres de lois d’échelles simples reliant la géométrie des failles aux propriétés géométriques du milieu seront aussi testées dans cette phase. Quantifier l’impact d’une rupture sismique sur l’évolution de la géométrie de cette faille au travers de l’endommagement est un autre objectif. Lors d’une rupture sismique, les données d’observation montrent que la déformation n’est pas toujours localisée au même degré partout et suggèrent une possible évolution temporelle de la géométrie. Un des objectifs de GeoSMEC est de quantifier numériquement ces effets en utilisant des méthodes numériques type BIEM et SEM. La difficulté sera d'intégrer l’aspect multi-échelle temporel entre le temps de la rupture et le temps, plus long, de la répétition des séismes. Enfin, une approche à plus grande échelle sera menée à partir de modélisations cinématiques pour regarder la stabilité de la géométrie des systèmes de failles au cours du temps en fonction des conditions aux limites. Notamment nous souhaitons quantifier la part des déformations localisées et distribuées quand l’orientation des failles n’est pas optimale par rapport aux conditions aux limites car cela a un impact direct sur le budget total de déformation qui peut être mesuré sur le terrain.

Ce projet a pour objet l’exploration de la chimie des a-aminoendoperoxydes. Cette classe de molécules réactives est dotée d’un potentiel élevé pour le développement de méthodes innovantes et puissantes en synthèse organique, avec des applications à la préparation de systèmes polycycliques azotés complexes. Leur réactivité a été fort peu étudiée jusqu’à présent et reste essentiellement inexplorée. Notre proposition s’appuie sur l’expertise scientifique des trois partenaires, dont les compétences seront employées de manière synergique. Au delà de la synthèse d’aminocyclopropanes par la réaction de Kulinkovich-de Meijere, que nous connaissons bien, et de la méthode d’oxydation électrochimique que nous avons mise au point récemment, nous nous proposons de consacrer de nombreux efforts à de nouveaux aspects particulièrement ambitieux de cette chimie : l’amélioration et l’extension de la réaction de Kulinkovich-de Meijere grâce à l’apport de l’électrochimie, la généralisation de l’oxydation contrôlée des cyclopropylamines à d’autres types de cyclopropanes de faible potentiel d’ionisation, ou encore la mise au point de méthodes de substitution faisant appel à des processus photocatalytiques, encore plus aptes à remplir les attentes correspondant à une perspective de développement durable. Nous synthétiserons ainsi de nombreuses nouvelles molécules de structure proche de celle de produits naturels ou rappelant celle de médicaments. Leurs activités biologiques seront systématiquement évaluées.

Des milliards d’années de photosynthèse ont conduit à une atmosphère riche en oxygène, au sein de laquelle l’évolution de la chaîne respiratoire et de la vie aérobie sont devenues possibles. Ces événements ont permis l’apparition de formes de vie dites "supérieures". L’utilisation de l’oxygène comme accepteur d’électrons conduit cependant à la formation concomitante d’espèces de l’oxygène partiellement réduites hautement réactives, telles que le peroxyde d’hydrogène, l’anion superoxyde, et le radical hydroxyle. Ces espèces, que l’on nomme Formes Réactives de l’Oxygène (FRO), induisent des lésions oxydatives au sein des macromolécules biologiques, conduisant à terme à (i) la mort ou à (ii) la perte apparente de la capacité à croître sur boite de Pétri pour les bactéries. Paradoxalement, les FRO, et plus spécialement H2O2, possèdent également des propriétés de signal biologique. Afin d’élucider le rôle biologique des FRO ainsi que leur impact toxicologique, il est nécessaire de pouvoir apprécier leur abondance au sein d’une cellule ainsi que de ses compartiments. Ce projet fondamental vise à développer une nouvelle collection intégrée de sondes moléculaires (boîte à outils) pour l’étude par imagerie in vivo (microscopie à épifluorescence) au niveau de la cellule unique de la présence de FRO. Cette tâche impliquera le design, la synthèse, la caractérisation et la validation de nouvelles sondes sensibles aux FRO. En ce qui concerne les objectifs biologiques, nous ciblons une meilleure compréhension de la façon dont chaque bactérie fait face au stress oxydant induit par la procédure de dénombrement sur boite de Pétri, et comment cette réponse affecte son devenir au cours de la croissance sur boite de Pétri. Pour ce faire, nous utiliserons les bactéries Escherichia coli et Legionella pneumophila comme organismes modèles pour l’étude des mécanismes de base sous-jacents à l’apparente perte de capacité, chez des bactéries viables, à former des colonies sur boite de Pétri. Nous pensons de plus que les outils et stratégies que nous développerons pourront trouver des applications dans d’autres domaines de recherche biologique, pour lesquels l’utilisation de sondes fluorescentes spécifiques de FRO pourrait s’avérer utile. Plusieurs équipes de biologie (en France et à l’étranger) ont d’ailleurs déjà contacté le partenaire 3, dans le but de pouvoir utiliser ces futures sondes fluorescentes. Une fois convenablement protégés (brevets), ces nouveaux outils moléculaires seront mis à la disposition de la communauté scientifique par la publication des résultats, ainsi que par la commercialisation si celle-ci semble intéressante. Une recherche dans PubMed (mots clefs : (hydrogen peroxide or superoxide) and fluorescent probe) montre que plus de 2000 publications sont référencées, avec une croissance clairement exponentielle du nombre de publications au cours des 5 dernières années, montrant un intérêt évident pour ce domaine. De plus, plusieurs compagnies (Molecular probes, Sigma Aldrich, Invitrogen, Cayman…) commercialisent des sondes fluorescentes pour détecter les FRO, indiquant également un évident intérêt économique. Pour toutes ces raisons, nous pensons que notre projet arrive au moment opportun et présente un intérêt majeur.

Ce projet, regroupant quatre équipes françaises complémentaires et reconnues dans leurs domaines respectifs (Brest : Partenaire 1, Nancy : Partenaire 2 ; Bordeaux : Partenaire 3 et Versailles : Partenaire 4), s’inscrit dans le domaine de l’électronique moléculaire, et plus particulièrement dans le domaine de la bistabilité moléculaire qui est considérée comme la base principale pour la prochaine génération des dispositifs de stockage de l'information. La bistabilité moléculaire résulte d'une transition magnétique accompagnée d’une boucle d’hystérésis et suscite encore aujourd’hui de nombreux travaux de la part de la communauté scientifique. L’objectif est d’élaborer des matériaux moléculaires pour lesquels les caractéristiques magnétiques et photo-induites seraient parfaitement maitrisées. Parmi les composés les plus étudiés, les complexes à transition de spin apparaissent très prometteurs. Cependant, des questions restent ouvertes avant d’envisager leur utilisation pour des applications potentielles ; elles concernent notamment : 1 - l’optimisation des caractéristiques de la transition de spin comme la coopérativité et la largeur des hystérésis ; 2 - l’allongement de la durée de vie des états Haut Spin (HS) métastables photo-induits ; 3 - la combinaison synergétique, dans le même matériau moléculaire, de la transition de spin et d’une seconde propriété telle que l’interaction ou l’ordre magnétique. A ce jour, de nombreux matériaux moléculaires à transition de spin ont été synthétisés et décrits dans la littérature, mais l'impact des ligands anioniques connectant les centres métalliques actifs, sur les propriétés de commutation n’a jamais été étudié. Effectivement, l’utilisation de ligands anioniques pontants a révélé une stratégie attractive conduisant à des matériaux à structures polymériques neutres, sans contre-ions avec des comportements magnétiques particulièrement originaux. En s’appuyant sur les compétences complémentaires des quatre partenaires, l’objectif principal ce projet concerne la conception d’une nouvelle génération de matériaux moléculaires à transition de spin dont l’étude permettra de répondre aux questions posées précédemment (1-3). Dans ce contexte, le travail proposé dans ce projet sera réalisé en quatre étapes qui vont s’articuler autour des objectifs principaux énumérés ci-dessus (1-3) : synthèses et caractérisations de ligands et de co-ligands appropriés. De nouveaux ligands anioniques et co-ligands neutres judicieusement imaginés seront synthétisés (étape 1) ; conception et synthèses de nouveaux matériaux polymériques à transition de spin, utilisant les ligands préalablement élaborés dans l'étape 1 (étape 2) ; propriétés magnétiques, corrélations structure-propriétés et optimisation de la photo-commutation ; la maîtrise de la dimension de ces matériaux permettra l’optimisation des caractéristiques de transition de spin (objectif 1) ; l’augmentation et le contrôle de la contrainte autour du cation métallique permettront l’allongement de la durée de vie des états HS photo-induits (objectif 2) (étape 3) ; modélisation des propriétés physiques et chimiques des matériaux synthétisés, comme l'impact de la rigidité des ligands sur les paramètres thermodynamiques (étape 4).

Le projet GOLD-RRAM se propose de développer une nouvelle famille de complexes dithiolène d'or, dans un effort multidisciplinaire entre trois groupes, à Rennes (chimie de coordination, conducteurs moléculaires), Orsay (physique de la matière condensée, électrons fortement corrélés) et Nantes (science des matériaux, commutation résistive), en vue d'applications de ces conducteurs moléculaires originaux pour le stockage de l'information. Ces complexes de coordination sont formés de deux ligands 1,2-dithiolate autour d'un centre métallique Au(III), conduisant à la formation d'un complexe plan-carré mono-anionique [Au(dithiolene)2]1–. Le caractère non-innocent des ligands permet une oxydation réversible du complexe en radical neutre [Au(dithiolene)2]•, dont l'association à l'état solide en empilements réguliers donne accès à des conducteurs paramagnétiques, dits single-component, car sans contre-ion. De part leur nature radicalaire, ces complexes se comportent comme des isolants de Mott, à la différence des conducteurs organiques classiques à valence mixte. Nous avons montré sur un exemple original développé à Rennes, [Au(Et-thiazdt)2]•, qu'une transition Isolant-Métal était accessible sous pression externe (Orsay), suggérant que cette structure est particulièrement sensible à des contraintes extérieures comme des effets de pression chimiques ou de dopage, ou d'autres stimuli comme de forts pulses de courant. Ce type de matériaux peut subir alors une commutation résistive entre deux états, un état initial isolant de forte résistance (état '0') et un état métallique fortement conducteur (état '1'), une propriété remarquable et valorisable dans des mémoires électroniques de type RRAM (Resistive Random Access Memory). Ces complexes radicalaires neutres caractérisés par de fortes corrélations électroniques seront étudiés dans le cadre de ce projet selon deux voies: (1) la stabilisation de l'état métallique dans les conditions ambiantes, soit par des effets de pression chimique par substitution d'atomes (O vs. S vs. Se vs. Te), soit par dopage avec un complexe de nickel équivalent, isostérique mais diamagnétique, soit par dopage de surface dans des dispositifs de transistors à effet de champ (FET); (2) l'étude de la transition résistive sous pulses électriques afin d'évaluer ces composés comme constituants de mémoires RRAM, une possibilité très originale de ces complexes radicalaires neutres, rendue possible de part leur caractère "single component conductor".

Le projet IDEA-MAT “Diffusion et échange ionique pour le design de matériaux avancés pour l'énergie” a pour objectif de guider la recherche de nouveaux conducteurs mixtes ioniques et électroniques avec des propriétés de transport accrues, utilisés dans les Cellules à Oxydes Solides (SOC) pour la production d’énergie plus propres et durable. Alors que la recherche de nouveaux matériaux est souvent empirique, nous nous envisgeons ici de combiner et développer plusieurs techniques expérimentales et de modélisation afin d’identifier les paramètres clefs pour l’élaboration de matériaux plus performants. La plupart des appels à projet sur les SOC concerne l’élaboration de systèmes et leur durabilité. Ici, nous proposons une approche fondamentale qui pourrait avoir un impact considérable pour l’application visée et pour la communauté scientifique sur l’application. En combinant et développant des techniques de diffusion ionique, de diffraction et diffusion totale des neutrons avec la simulation, notre objectif est d’identifier les paramètres clefs qui gouvernent la diffusion des ions oxyde et celle des protons dans le but de proposer des stratégies pour le design de nouveaux matériaux d’électrode avec des propriétés accrues. En parallèle au développement d’outils de caractérisation robustes pour la détermination des paramètres de transport dans des matériaux d’électrode, de nouvelles compositions de structures lamellaires seront explorées avec un accent particulier mis sur la diffusion des protons, un sujet qui n’est que très rarement étudié. Le projet est nouveau et repose sur un consortium unique aux compétences complémentaires.- Partenaire 1 – UCCS (Unité de Catalyse et de Chimie du Solide, Lille, axe « Chimie du Solide », équipe « Matériaux Oxyde pour l’Energie ») : coordination du projet, échange d’oxygène avec 18O et H218O, analyse de l’extrême surface d’oxyde par LEIS, Low Energy Ion Scattering, élaboration de films minces, diffraction des rayons X in situ sous atmosphère contrôlée ; - Partenaire 2 – SCR (Sciences Chimiques de Rennes, équipe “Chimie du Solide et Matériaux”) : synthèse d’oxydes, diffraction des neutrons sous atmosphère contrôlée à haute température et utilisation de la Méthode du Maximum d’Entropie et de la PDF pour l’identification de chemins de diffusion des ions oxyde et éventuellement des protons ;- Partenaire 3 – SPMS (Laboratoire Structures, Propriétés et Modélisation des Solides, Ecole Centrale Paris) : détermination de la stœchiométrie en oxygène, relaxation de la conductivité électrique, détermination des mécanismes de diffusion par dynamique moléculaire ;- Partenaire 4 – CEA (Service de Physique de la Matière Condensée, CEA-DAM-IdF) : calcul ab-initio de la diffusion et de l’échange en surface de l’oxygène et de l’hydrogène. La combinaison de techniques telles que l’échange isotopique (UCCS), la relaxation (SPMS), l’analyse précise de la surface (UCCS) et du cœur du matériau (SCR), et la modélisation (SPMS/CEA) permettra la description du transport de l’oxygène de l’échelle macroscopique à l’échelle atomique. Dans la mesure où la technologie des piles à combustible de type PCFC (Proton Ceramic Fuel Cell) apparaît comme très prometteuse, l’application de ces techniques sera étendue à la caractérisation de la diffusion protonique dans des cathodes de PCFC. L’étude portera sur des oxydes de structure lamellaire qui s’avèrent prometteurs du fait que la double fonctionnalité électronique/ionique peut être contrôlée par la composition des couches. 3 types de composés seront étudiés : 1) Ca3Co4O9 mis en évidence comme un matériau de cathode prometteur à l’UCCS, 2) des cobaltites de structure double perovskite et de formulation Re2-xSrxCoO4+d, prometteuses comme matériaux de cathode pour PCFC dans lesquelles la diffusion des protons a été très peu étudiée, 3) des manganites de structure Ruddlesden-Popper (RP) (Ln,Sr)n+1(Mn1-xCr)nO3n+1-d (n = 1, 2) substituées au chrome, comme anodes innovantes de SOFC.

L'hétéroépitaxie du diamant est un défi majeur pour les applications technologiques. A ce jour, des résultats prometteurs ont été obtenus sur des substrats d'iridium avec des désorientations inférieures au degré. Ce matériau en hétéroépitaxie commence à être utilisé pour des applications de détecteurs. Les premiers résultats soulignent la nécessité d'améliorer la qualité cristalline. Pour cela, il est nécessaire de mieux comprendre les mécanismes favorisant l'épitaxie du diamant sur l'iridium. L'objectif du projet HIRIS est de synthétiser des films de diamant hétéroépitaxiés de très haute qualité cristalline sur des substrats d'iridium déposé sur SrTiO3 (001) et de les utiliser comme dosimètres pour la radiothérapie. Le consortium du projet HIRIS regroupe trois équipes françaises leaders dans la communauté scientifique du diamant (CEA LIST, GEMaC, LSPM) possédant des expertises complémentaires. Le groupe de l'INL apporte sa maîtrise de la croissance de substrats SrTiO3 / Si(001). Ainsi, ce consortium est capable de contrôler chaque étape: la préparation des substrats, la nucléation et la croissance du diamant en hétéroépitaxie et le montage et les tests des dosimètres. Le projet HIRIS qui sera coordonné par le CEA LIST propose une approche innovante. En effet, aucun autre projet en cours ne vise cette application. Plusieurs types de substrats SrTiO3 / Si (001) seront préparés à l'INL. Le plus adapté sera sélectionné à mi-projet. Après dépôt d'une couche buffer d'iridium, des templates de diamant en hétéroépitaxie seront élaborés par le CEA LIST par la technique de nucléation assistée par polarisation. L'appareillage utilisé permettra de caractériser finement par analyse de surface les mécanismes liés à la nucléation en épitaxie. Le LSPM réalisera alors la croissance de films de diamant épais de haute qualité cristalline et de haute pureté chimique. La structure cristalline, la composition chimique des films auto-supportés de 300 microns d'épaisseur seront alors caractérisées par le GEMaC. Les deux meilleurs échantillons seront finalement testés comme dosimètres (5 x 5 mm2) dans la troisième année du projet HIRIS. L'hétéroépitaxie sur de plus grands substrats (20 x 20 mm2) sera également développée afin de fournir des lots d'échantillons reproductibles. Les résultats obtenus par le consortium seront publiés dans des revues à comité de lecture et présentés dans des conférences internationales. Un accord de consortium sera rédigé pour la protection de la propriété intellectuelle.

Durant les dernières décennies, une stratégie pour l'amélioration des matériaux de structure multifonctionnels (MSMF) a consisté à accroître la complexité et réduire la taille de leur microstructure. Le projet METAFORES se concentre sur une classe de MSMF, les métaux nanostructurés cuivre/niobium (Cu/Nb) à haute résistance mécanique et haute conductivité électrique dont le choix est motivé par leur application dans les aimants à haut champ. Les participants LNCMI et Pprime ont montré comment leurs mécanismes de déformation sont modifiés par la réduction de la taille des grains et la modification de la géométrie. Cependant, l'origine de cette observation n'est pas claire ; seules des techniques expérimentales avancées couplées à des outils de simulation peuvent aider à comprendre le rôle exact de l'architecture (par rapport à l’effet de taille) dans la réponse mécanique macroscopique. Le projet s'appuie ainsi sur trois axes: 1) la caractérisation expérimentale des microstructures, 2) la modélisation micromécanique et 3) la mesure des distributions de déformation élastique. Le premier axe vise à fournir des données précises et statistiquement pertinentes sur la géométrie des grains, la texture et les désorientations pour assurer une représentation réaliste de la microstructure dans les calculs par éléments finis et effectuer une modélisation micromécanique et électrique robustes (participants PIMM et MINES). Des corrélations et des lois d'échelle reliant contrainte, durcissement et densités de dislocations seront introduites dans les équations constitutives de plasticité cristalline utilisées dans le deuxième axe du projet. Toutefois, ces lois n’étant pas suffisantes pour décrire la dépendance en taille des champs de déformation plastique, des modèles sophistiqués de « continuum » sont nécessaires pour réaliser des calculs en champ complet et comparer avec les mesures du champ de déformation. Par conséquent, les méthodes d’homogénéisation récemment développées à MINES seront utilisées pour calculer les champs complets et la réponse effective des microstructures cristallines multiphasées, en incluant les modèles de plasticité cristalline dépendant de la taille. Cette nouvelle approche sera appliquée pour étudier les effets de microstructure et d'architecture. En parallèle, une approche moins coûteuse en temps sera développée: les méthodes d'homogénéisation en champ moyen, comme le schéma auto-cohérent, sont particulièrement bien adaptées aux polycristaux. Mais contrairement à une approche en champ complet, ce schéma considère une contrainte uniforme à l'intérieur des grains; cet inconvénient sera résolu en utilisant le modèle de Ponte-Castaneda et Willis où des caractéristiques microstructurales sont prises en compte (forme et agencement géométrique des grains). Cette seconde approche originale devrait permettre d'obtenir des informations supplémentaires sur l'effet de l'alignement des grains de Cu et Nb dans les nanocomposites. Le troisième axe traite des expériences in situ de déformation permettant de mesurer la distribution non uniforme des déformations à l'intérieur des composites lors du chargement mécanique. La diffraction permettant la mesure non destructive des déformations internes dans les différentes phases des nanocomposites, des mesures in situ sous chargement seront effectuées en utilisant une machine de traction montée sur le diffractomètre 6T1 à neutrons thermiques (participant LLB). Les figures de pole obtenues aideront à caractériser la réponse mécanique du Nb et des différentes échelles de Cu et ainsi comparer la distribution des déformations expérimentales aux simulations. Enfin, tous les résultats expérimentaux et de simulation seront combinés afin d'évaluer les rôles distincts de la microstructure et de l’architecture en vue de définir des critères de conception pour MSMF adaptés non seulement du point de vue du choix des matériaux mais aussi de leur géométrie (microstructure et forme).

Le projet ETHAER se situe à l'interface recherche amont/recherche industrielle. Il relève du domaine de l'Electronique de puissance et se situe dans le contexte applicatif de l'avion plus électrique sur lequel se focalisent de nombreuses recherches depuis 5 ans. Il a pour ambition de contribuer à la définition de convertisseurs de puissance électroniques pour les avions de future génération (2015-2025). Pour atteindre cet objectif global, le projet se focalise sur une fonction électrique particulière très contraignante, l'interconnexion réversible et isolée entre les réseaux de bord 28V et +/-270V, ces derniers étant d'ores et déjà définis. Il contient donc un important volet expérimental et technologique qui doit déboucher sur la réalisation de démonstrateurs. Mais il va plus loin, en visant la synthèse de méthodes de conception/optimisation, la construction d'outils associés et la définition de technologies d'intégration susceptibles d'être exploitées dans les autres fonctions de conversion électriques qui vont se multiplier dans les aéronefs.

Depuis une vingtaine d’années, les diodes lasers de puissance s'imposent pour le pompage des lasers à solide. Cependant, malgré leurs très bonnes performances en terme d'efficacité et de densité de puissance, ces diodes laser sont responsables du coût élevé des lasers à solides. Développées principalement dans l'infrarouge proche, elles ont, de plus, laissé sur le bord de la route certains lasers dont les sources de pompage doivent être dans le bleu ou dans le vert : les lasers organiques (pourtant les seuls à couvrir continûment toute la gamme du visible) et les lasers à saphir dopé au titane (accordables sur une très large plage de fréquence dans l'infrarouge proche et capables de générer les impulsions les plus courtes jamais produites par un oscillateur). Ces lasers sont actuellement pompés par des sources complexes et coûteuses (lasers solides doublés en fréquence). Une solution simple pour résoudre ce problème serait de parvenir à pomper les lasers à solide avec des Diodes ElectroLuminescentes (DEL), très peu chères et en plein essor. Cependant, avec une densité de puissance 3 à 4 ordres de grandeur plus faible que les diodes laser, le pompage par LED semblait jusqu'à aujourd'hui quasi-impossible, surtout pour des lasers à large bande spectrale dont les propriétés spectroscopiques sont bien plus médiocres que les lasers classiques (tels que le Nd:YAG, par exemple). Mais la donne est en train de changer : le colossal marché de l'éclairage tire les performances des LEDs vers le haut de façon spectaculaire et leur coût massivement vers le bas: ainsi, le prix du watt optique fourni par une LED est seulement de quelques euros alors qu'il est 100 à 1000 fois plus élevé pour une diode laser. Le pompage par LED reste un challenge scientifique de taille, mais il n'est plus insurmontable, surtout quand on considère les solutions qui sont proposées dans ce projet EDELVEIS (Excitation par Diodes Electroluminescentes de Lasers accordables dans le Visible Et les InfrarougeS). En utilisant des systèmes de pompage non imageants innovants et un fonctionnement des LEDs en régime impulsionnel (dont le potentiel a été très peu exploré), ce projet montre qu'il est possible de passer largement le seuil d'oscillation pour les lasers organiques et pour les lasers à saphir dopé au titane. L'objectif du projet EDELVEIS est de développer, en quatre ans, des lasers solides pompées par LED : oscillateurs accordables dans le visible (lasers organiques) et modules amplificateurs d'impulsions femtosecondes (saphir dopé au titane). Les lasers seront impulsionnels avec des cadences inférieures au kHz. Le projet EDELVEIS propose avec ce travail de recherche un véritable changement de paradigme en réalisant de nouveaux lasers à solide simples et compacts à des coûts 2 à 3 ordres de grandeur plus faibles que les lasers actuels. Deux laboratoires spécialistes des lasers organiques (Laboratoire de Physique des Lasers, LPL, Université Paris 13) et des lasers solides (Laboratoire Charles Fabry, LCF, Institut d’Optique) ainsi qu'une jeune société experte dans les systèmes d'éclairage à LEDs (EFFILUX) ont décidé d'associer leurs compétences pour cette opportunité de recherche qu'il faut saisir dès maintenant. En plus de retombées scientifiques évidentes (brevets et publications majeures, voire même première mondiale dans le cas du saphir dopé au titane pompé par LED), le projet a clairement un potentiel économique important. Les applications des lasers accordables dans le visible et des lasers femtosecondes concernent aussi bien le domaine de l'instrumentation scientifique et de la mesure que le domaine médical ou celui du traitement des matériaux. La stratégie d'EFFILUX est de faire du projet EDELVEIS une base pour le développement de ses activités. Grâce à lui, elle pourrait bénéficier d'une position de leader dans le domaine du pompage par LED et des lasers accordables dans le visible et le proche infrarouge et de modules amplificateurs pour chaine laser femtoseconde.

Isolation sous vide est appliquée dans des appareils à haute tension tels que des disjoncteurs de puissance et les condensateurs à faible perte. La tenue en tension la plus élevée doit être attendu dans le vide, en absence des porteurs de charge dans l'espace inter-électrode. Le vide apparaît ainsi comme une alternative efficace aux isolateurs de gaz tels que l'hexafluorure de soufre (SF6), les hydrocarbures perfluorés (CF4, C2F6) qui présentent l'inconvénient d'être des gaz à effet de serre. Mais les électrons émis par la cathode traversent directement l'écart entre les électrodes sans aucun phénomène de collision, et pré-claquage est fréquemment observé, ainsi limitant l'utilisation du vide pour des disjoncteurs de puissance. Une autre application est en fusion contrôlée. Faisceaux d’atomes D° à haute énergie (1MeV pour ITER) sont utilisés pour amorcer les réactions de fusion dans les plasmas des futurs Tokamaks. Ces Injecteurs de Neutres accélèrent d’ions négatifs D- au sein d’un accélérateur électrostatique qui est entièrement suspendu sous vide; puis les ions accélérés sont neutralisés. Les électrodes de l’accélérateur sont connectées à des alimentations haute tension de puissance sous atmosphère de SF6 via un passage isolant (Bushing) assurant la transition entre le vide de l’injecteur et la partie sous SF6. Les expériences faites à l’IRFM sur le banc MV (1MV, 100mA) ont montré que la tenue en tension est limitée par l’apparence des claquages si deux électrodes se sont rapprochées trop près. La tenue en tension suit une loi racine de leur distance si les distances sont supérieures à 1 cm. Cette loi indique un échange entre les électrodes par microparticules qui provoquent un claquage à cause de leur évaporation sur l’électrode opposée. Aussi, il y a une limitation des performances par l’apparition d’un courant électronique important (100mA à 400kV) résultant du processus d’émission par effet de champ suivant la loi de Fowler-Nordheim. Cette émission parasite peut être réduite, voire supprimée, par la présence de gaz dans l’enceinte. Cette propriété très bénéfique semble résulter d’une augmentation du travail de sortie du métal avec le gaz, laissant suggérer un processus sous-jacent d’adsorption induite par le champ électrique intense. Ce processus de physisorption permettrait un collage des atomes au voisinage des micro-pointes émissives, conduisant à la fois à une réduction de la surface émissive et une augmentation du travail de sortie. Ce projet de recherche vise à étudier ce processus d’adsorption induite par champ électrique en conjuguant à la fois de travaux théorique et modélisation à des expériences petites et grandes échelles au sein de plusieurs laboratoires. L’objectif étant de trouver des conditions physiques favorisant l’augmentation du travail de sortie des surfaces pour une augmentation des performances de tenue HT sous vide sous champ intense entre grandes surfaces d’électrodes. Ce projet ANR adresse une recherche spécifique sur l’aspect tenue HT sous vide, il se décline suivant 5 thématiques complémentaires au sein de 4 laboratoires différents: - Etudes fondamentales et modélisation du processus d’adsorption induite sous champ électrique intense (LCAR Toulouse). - Simulation d’émission électronique d’une surface réaliste et de micro-ionisation au niveau des micro-pointes (LPGP Paris). - Etude du processus d’émission électronique et adsorption induite par effet de champ avec paramètres ajustables (gaz, conditionnement des matériaux et formation des électrodes, intensité champ électrique, pression, distance entre électrodes; validation des modélisations (Supelec Paris). - Etude de la tenue HT sous vide utilisant des différents matériaux et traitements de surface pour éliminer les micro particules et micro pointes. Mise en application des travaux fondamentaux à échelle 1 ; IRFM, CEA Cadarache. - Construction et test d’un prototype de « bushing » compact, utilisant les connaissances acquises ; IRFM.

L’instabilité dynamique de rupture qui concerne ce projet est une instabilité dite de stick-slip correspondant à la croissance saccadée d’une fissure. Les instabilités de stick-slip sont observées dans de nombreux systèmes, notamment dans les caoutchoucs hétérogènes utilisés dans l’industrie du pneu ainsi que lors du pelage à grande vitesse d’adhésifs dans les procédés industriels d’étiquetage automatisé, le collage de pièces automobiles ou encore la pose de ruban d’étanchéité pour des applications électroniques. Globalement, les gênes occasionnées par le stick-slip dans les bandes adhésives réduisent la productivité industrielle et limitent le développement de nouvelles solutions techniques. Du point de vue de la science fondamentale, la dépendance non monotone de l’énergie de rupture avec la vitesse de la fissure, responsable du déclenchement de l’instabilité de stick-slip, demeure difficile à comprendre quantitativement. Cette difficulté provient de l’interaction complexe entre la géométrie de rupture, la réponse mécanique non linéaire des matériaux sollicités à de grandes déformations et la présence d’hétérogénéités, issues de la microstructure du matériau ou bien induites par le mécanisme de rupture. De plus, les divers paramètres physiques qui ont un effet sur l’instabilité de stick-slip ont très rarement été corrélés aux caractéristiques de la dynamique de stick-slip (vitesses, durées et amplitudes de stick et de slip). Le projet StickSlip développera et/ou utilisera des outils expérimentaux nouveaux et conçus sur mesure afin de résoudre temporellement et spatialement le mouvement du front de fissure pendant un cycle de stick-slip dans deux situations : (i) la rupture d’un adhésif à l’interface entre un film support et un substrat ; (ii) la rupture en volume d’un élastomère. Les expériences que nous proposons donneront un nouvel éclairage sur les instabilités de stick-slip en rupture. La mesure des caractéristiques détaillées du mouvement de stick-slip nous permettra d’identifier les paramètres clés contrôlant l’instabilité (géométrie, rhéologie de l’adhésif ou de l’élastomère). Les expériences proposées permettront également de tester de nouvelles idées concernant l’effet d’hétérogénéités interfaciales ou en volume sur le stick-slip. Le mouvement collectif intermittent qui se produit lors d’un stick-slip adhésif pourrait être perturbé par la présence d’hétérogénéités. Un objectif majeur du projet est de comprendre si les hétérogénéités peuvent, dans certaines conditions, faire disparaître l’instabilité de stick-slip à l’échelle macroscopique en détruisant les corrélations à grande échelle, et en confinant la dynamique de stick-slip à des petites échelles moins dommageables pour les applications industrielles. Etre capable de contrôler proprement les hétérogénéités est un enjeu important du projet. D’une part, les études que nous proposons sont importantes pour la science fondamentale puisqu’elles permettront d’approfondir notre compréhension de la dépendance en vitesse de l’énergie de rupture au voisinage de l’instabilité et même, de l’étendre au cas très peu exploré de matériaux présentant des hétérogénéités de surface ou de volume. Les comparaisons entre le pelage adhésif et la rupture d’élastomère nous permettront de valider la généralité de notre analyse. D’autre part, l’obtention de nouvelles solutions pour contrôler l’instabilité (contrôle de la géométrie, contrôle de la rhéologie du polymère, contrôle des hétérogénéités) pourraient permettre des avancées significatives dans les applications industrielles. Dans ce cadre, le soutien technique offert par Bluestar Silicones sera une valeur ajoutée importante pour le projet.

Les impulsions des quelques cycles optiques, la stabilisation de la phase de la porteuse, les impulsions ultra-courtes de très haute énergie sont des outils lasers indispensables à l’étude actuelle de la physique en champ fort. La découverte il y a 25 ans de la technique de « Chirped Pulse Amplification » (CPA) et l’invention du laser Ti:Saphir ont ouvert une voie vers l’augmentation progressive de l’intensité des impulsions autour de 800 nm. En revanche la puissance moyenne de ces systèmes est limitée à environ 20 W, fixant l’état de l’art actuel à une puissance crête d’1 TW pour un taux de répétition de 1 kHz. Le but du projet présenté est l’introduction d’une technologie de rupture basée sur l’ion Yb, permettant à la fois une forte augmentation de la puissance moyenne et de l’énergie de systèmes femtoseconde infrarouge. Bien que les matériaux dopés Yb soit bien adaptés à la montée en puissance (chaleur parasite réduite par rapport au Ti:Saphir), il n’existe actuellement aucun amplificateur Yb large bande capable de générer des impulsions supérieures à quelques mJ pour un taux de répétition de quelques kHz. Les problèmes actuellement limitant sont la faible brillance des diodes de pompage et les difficultés de dissipation de la chaleur dans le cristal laser. Dans ce projet, les partenaires apportent des compétences complémentaires qui se combinent parfaitement pour la résolution de l’ensemble de ces problèmes. Ce projet est basé sur le concept novateur de pompage optique haute brillance pour l'amplification dans des matériaux actifs long à base d’Yb. La mise en œuvre de ce projet repose sur le développement d’un laser de pompe à fibre à 976 nm de très forte puissance et brillance, de la réalisation de matériaux actifs long à base d'Yb et enfin des architectures lasers et amplificateurs adaptées. Le CIMAP est spécialisé dans la croissance de matériaux Yb. Le Laboratoire Charles Fabry de l’Institut d’Optique (LCF) travaille depuis de nombreuses années sur les oscillateurs et amplificateurs femtoseconde pompés diodes notamment à base de cristaux et de fibres dopés à l’ytterbium. La startup locale ALS mettra ses compétences industrielles pour la réalisation de modules de pompe fibrées intégrées. Enfin le CELIA s’est spécialisé depuis plusieurs années dans le design de fibres actives novatrice (Rod-type fibers et plus récemment fibre de Bragg) et développe depuis sa création des systèmes lasers femtoseconde énergétiques à haute et ultra haute cadence. Le CELIA est aussi à l’origine du développement des lasers fibrés à 976 nm de très forte puissance et naturellement force de proposition du concept breveté de pompage haute brillance des matériaux Yb. Le travail collaboratif proposé dans ce projet contient plusieurs phases pendant lesquelles nous testerons différentes approches pour l’optimisation de l’extraction d’énergie dans le système. La source finale, avec une puissance moyenne de 100 W et une durée d’impulsion inférieure à 200 fs, produira des énergies dans la gamme de 1 à 20 mJ pour des cadences de 5 kHz à 100 kHz. Cette source unique, à la fois intense et de forte puissance moyenne, pourra être utilisée soit comme source directe pour la génération de trains d’impulsions attoseconde par génération d’harmoniques d’ordre élevé soit comme laser de pompe d’amplificateur paramétrique optique produisant des impulsions de quelques cycles à 2 µm ou dans le proche infrarouge afin de générer ensuite des impulsions attoseconde uniques. Bien que ce projet demande beaucoup d’innovation technique, notre but est le développement des solutions compactes et fiables pour des applications concrètes en physique des champs forts. Le système de 5-100 kHz sera parfaitement bien adapté à des expériences avancées d’imagerie en coïncidences (Coincidence Momentum Imaging) et des expériences pompe-sonde avec des impulsions XUV.

Le projet propose une collaboration entre l’Institut de Physique et Chimie des Matériaux à Strasbourg (F. Banhart, coordinateur), l’Institut Néel à Grenoble (J. Coraux), et le Laboratoire d’Etude des Microstructures (LEM) CNRS-ONERA à Paris-Châtillon (A. Loiseau). Il est consacré à l’exploration d’une nouvelle structure de carbone qui a été récemment découverte par l’un des partenaires. Il s’agit d’une nouvelle phase de carbone organisée en cellules dont la formation sur des substrats métalliques a été observée à l’IPCMS à Strasbourg grâce des observations in situ en microscopie électronique. La maille élémentaire de la structure est de nature tubulaire mais fait intervenir des liaisons hybrides sp2/sp3. La croissance de cette structure sur des surfaces catalytiques métalliques est en compétition avec celle du graphène et présente beaucoup de caractéristiques communes au graphène, comme par exemple, un ordre hexagonal semblable développé sur certains substrats métalliques et des types identiques de défauts structuraux. L’objectif du projet est de tirer parti de l’avance que les partenaires du projet ont, vis-à-vis d’autres groupes qui n’ont pas encore démarré de recherche sur ce sujet. Les connaissances sur cette phase en sont encore à leur tout début et sont de ce fait très limitées. A ce stade, il est nécessaire de mener des études approfondies de croissance et de caractérisation pour trouver les conditions appropriées à la croissance de cette phase, notamment à grande échelle, et d’étudier ses propriétés par différentes techniques de caractérisation. La nucléation, la croissance et la structure de cette phase seront étudiées à différentes échelles. Différentes expériences ainsi que la caractérisation seront menées depuis l’échelle microscopique jusqu’à l’échelle atomique par microscopie électronique en transmission à Strasbourg. L’échelle mésoscopique sera explorée en étudiant des substrats de taille centimétrique, grâce à l’accès privilégié de l’Institut Néel à un microscope électronique de basse énergie. Des expériences de croissance à l’échelle macroscopique et de caractérisation par diffraction in situ en rayonnement synchrotron seront menées à Grenoble. Les différentes expériences de croissance réalisées aussi bien à l’échelle microscopique que macroscopique seront couplées à des caractérisations chimiques et structurales par spectroscopie de pertes d’énergie d’électrons à Châtillon. Les structures seront modélisées à Grenoble à l'aide de calculs ab initio, qui permettront de déterminer les structures les plus stables, les propriétés des défauts et les propriétés électroniques.

Les Metal Organic Frameworks (MOF), issus de la famille des matériaux poreux organisés hybrides inorganique-organiques ont suscité un grand intérêt auprès de la communauté scientifique. Alors que les propriétés magnétiques ou de sorption et de libération de médicaments de ces matériaux sont très largement référencées, leurs propriétés mécaniques basiques n’ont pas reçu beaucoup d’intérêt. Cependant, comme plusieurs de leurs structures sont très flexibles, il peut être intéressant de les utiliser comme amortisseurs ou ressorts, ce qui serait une alternative aux matériaux siliciques hydrophobes étudiés dans de précédents travaux. Les MOFs sont des matériaux qui présentent l’avantage de pouvoir moduler de façon quasiment infinie leurs structures et leurs propriétés chimiques/physiques ce qui devrait conduire à la possibilité d’orienter les propriétés mécaniques également. Par conséquent l’objectif de ce projet fondamental est double : 1) Etudier les propriétés thermodynamiques et mécaniques sur une sélection de MOFs flexibles en vue d’établir i) le diagramme de phase volume poreux en fonction de la pression et de la température, ii) déterminer les énergies de transition entre les différentes phases et iii) caractériser le comportement structural sous des conditions allant jusqu’aux hautes températures et pression modérée et comparer avec les calculs théoriques. 2) Evaluer la possibilité d’utiliser ces matériaux pour le stockage mécanique d’énergie, comme amortisseurs ou comme ressorts. Ce projet interdisciplinaire qui comprend la synthèse de matériaux, la caractérisation de propriétés intéressantes et la modélisation est un défi qui sera relevé par une subtile combinaison d’outils expérimentaux performants et d’approches innovants de simulation moléculaire, et devrait amener une véritable ouverture dans ce domaine. Cela apportera également un éclairage microscopique aux mécanismes mis en jeu durant la transition de phase induite par des stimuli thermique ou mécanique.

L'objectif de notre projet est d'étudier la polarisation de spin d'agrégats moléculaires pour proposer des nanodispositifs d'électronique de spin fiables basés sur une compréhension fondamentale des propriétés de spin à l'interface ferromagnétique/molécule. Pour comprendre en détail la physique de tels dispositifs, nous allons procéder en deux étapes. D'une part, la réalisation, la caractérisation structurale et magnétique d'échantillons modèles ferromagnétiques/molécules. D'autre part, la mesure de transport polarisé en spin à l'échelle nanométrique par microscopie à effet tunnel polarisée en spin. Ce projet est fondamental avec l'objectif de comprendre le transport de spin à travers des nano-objets moléculaires. La polarisation de spin de couches moléculaires est un sujet émergent en spintronique qui nécessite un effort international pour converger vers une compréhension des phénomènes observés. Deux voies peuvent être explorées, selon la nature des molécules considérées, soit purement organiques, soit organo-métalliques. Dans le premier cas, la polarisation de spin vient principalement d'un couplage différent entre les orbitales moléculaires et les électrons de spin majoritaires et minoritaires du ferromagnétique. L'ingénierie de la polarisation de spin nécessite alors une compréhension profonde du couplage entre une molécule et un continuum d'états électroniques. Dans le deuxième cas, pour lequel une collaboration avec des chimistes est mise en oeuvre, l'idée est d'induire un état de spin dans la molécule via un ion métallique et de réaliser un couplage entre l'électrode magnétique et cet état de spin, incluant la physique de l'effet Kondo pour le transport à faible tension. La molécule modèle aujourd'hui la plus étudiée est l'Alq3. Nous avons donc décidé de commencer nos études pour cette partie sur les molécules Crq3 et Feq3, très similaires à Alq3 avec un état de spin localisé. Nous explorerons également des systèmes moléculaires qui peuvent changer d'état de spin sous l'action d'une excitation externe. Dans les deux cas, il est crucial de comprendre, à partir de l'étude de systèmes modèles, les mécanismes génériques qui permettront d'obtenir les polarisations de spin les plus importantes. Cela sera réalisé par une collaboration étroite entre expérimentateurs et théoriciens. Une partie importante du projet sera dédiée à l'étude théorique des systèmes ferromagnétiques/molécules. Des calculs combinant des techniques liaisons fortes et ab initio seront développés pour mieux comprendre le rôle des différents paramètres sur le transport de spin.

QDOTICS vise à la génération d'états quantiques de la lumière à partir de nanocristaux (NCs) originaux couplés à des structures plasmoniques. Le premier objectif est de concevoir des sources de photons uniques qui ne clignotent pas. Leurs performances en termes de taux de photons détectés (20%), de taux de polarisation (90%) et de cadence de fonctionnement (0,2 GHz) sont compatibles avec un dispositif de cryptographie quantique réaliste. Nous utiliserons des NCs de CdSe caractérisés par une épaisse coquille de CdS. Elle empêche la suppression de la fluorescence lorsque les NCs sont couplés à des structures plasmoniques. Cette partie du projet s'appuie également sur des structures métalliques aux modes de plasmons hybrides résultant du couplage fort entre des plasmons localisés et délocalisés. Dans le domaine de l'optique quantique, le couplage de NCs CdSe/CdS à des structures métalliques offre la possibilité de réaliser des états de la lumière complexes à la base de nombreux protocoles d'information quantique. En utilisant des plasmons hybrides localisés/délocalisés, nous chercherons à produire des photons à l'indiscernabilité suffisante pour observer l'effet de coalescence. Une originalité de QDOTICS est d'obtenir cet effet par des expériences résolues en temps. Une coalescence supérieure à 80% est attendue. Le dernier objectif est de générer des paires de photons intriqués en polarisation. Les NCs sont bien connus comme émetteurs de photons uniques : à cause de l'effet Auger, les états multiexcitoniques se recombinent non radiativement et seulement la dernière paire se désexcite en émettant un photon unique. Dans le cas de NCs CdSe/CdS avec les coquilles les plus épaisses, une délocalisation très importante des porteurs de charge conduit à une forte réduction de l'efficacité des processus Auger. Pour augmenter l’efficacité des cascades radiatives, nous utiliserons des guides DLSPPW (Dielectric-Loaded Surface Plasmon Polariton Waveguide) spécifiques. Notre objectif est d'obtenir une intrication violant les inégalités de Bell d'au moins 10%.

Apparue timidement à la fin des années 1990 dans la justice française, la visioconférence s’est considérablement développée, au point de faire l’objet d’une politique volontariste de généralisation. Depuis la seconde moitié des années 2000 en effet, le recours à la visioconférence pour tenir des audiences et des comparutions à distance est devenu une priorité ministérielle, notamment dans le cadre de la rationalisation des dépenses publiques. Ce projet vise à analyser cette politique de généralisation sous deux angles complémentaires. Une perspective socio-historique et comparative, où on analysera le développement de la visioconférence dans deux tribunaux comme des cas d’innovation organisationnelle articulant de manière originale centre et périphérie, circulations d’acteurs, de savoirs et de pratiques, prescriptions administratives et pratiques locales, et enfin rationalisation gestionnaire, logiques professionnelles et normes de la comparution « corps présent ». Une perspective plus interactionnelle ensuite, où nous analyserons de manière systématique différents phénomènes interactionnels relatifs aux comparutions à distance et prêtant à conséquence pour les participants, telles que les opportunités et les contraintes de participation pour l’intervenant distant, le travail de cadrage requis pour produire les audiences en tant qu’événement multimédia, ou encore les problèmes délicats que posent la combinaison de l’usage de la visioconférence et le recours à un interprète dans le cours de la même audience. Ce projet repose sur la possibilité exceptionnelle qui nous est offerte d’enregistrer certaines audiences et de constituer des corpus vidéo exploitables. Entretiens et observations sont en outre prévus, ainsi qu’un travail sur les archives.

Le comportement rénal du calcium est un déterminant majeur de la calciurie et de la concentration plasmatique de calcium. Ce phénomène est étroitement régulé par un grand nombre de facteurs, dont la concentration extracellulaire de calcium elle-même via son action sur le récepteur du calcium CaSR exprimé dans le tubule rénal. Nous avons montré que le récepteur du calcium CaSR n’est exprimé en quantité significative que dans la branche large ascendante de l’anse de Henle (corticale et médullaire) où il inhibe la réabsorption de calcium en diminuant la perméabilité de la voie paracellulaire à ce cation. Ces données remettent évidemment en cause les concepts antérieurs. De plus, nous avons montré que l’activation de CaSR n’affecte pas les excrétions de sodium, d’eau et da calcium, à l’inverse de ce que fait l’hypercalcémie ; ceci suggère que d’autres mécanismes de « calcium-sensing », n’impliquant pas CaSR, existent dans le rein. Des données préliminaires suggèrent que le récepteur GPRC6A, un proche parent de CaSR, pourrait être l’un de ces mécanismes de « Ca-sensing ». Afin de progresser dans la compréhension de ces phénomènes, nous proposons i) de décrypter les cibles moléculaires de CaSR dans le tubule rénal, ii) d’identifier les mécanismes de « Ca-sensing » indépendants de CaSR dans le tubule rénal. Quant au premier objectif, nous établirons le phénotype tubulaire des souris ayant une délétion des claudines-16 et -19, ces protéines ayant probablement un rôle-clé vis à vis de la perméabilité de la voie paracellulaire, leur capacité à répondre à des agonistes ou antagonistes de CaSR ainsi que le rôle de CaSR dans le traffic de ces protéines et l’expression de leurs gènes. Le second objectif nécessitera de développer des agonistes et antagonistes très spécifiques de GPRC6A et de CaSR et d’établir la fonction de GPRC6A dans le néphron distal par une double approche génétique et pharmacologique. Ce travail intègre des compétences spécifiques et complémentaires associant le phénotypage animal in vivo, la microperfusion tubulaire in vitro, les techniques de biologie cellulaire et moléculaire, ainsi que la conception et le développement de nouvelles molécules pharmacologiques. Ce projet est idéalement placé pour permettre de mieux comprendre comment le rein « sent » le calcium et devrait fournir des informations importantes concernant la physiopathologie et le traitement des maladies des claudines, et le rôle de GPRC6A.

Pendant la longue co-évolution des virus et des cellules, les virus ont exploité de nombreuses voies pour détourner les machineries cellulaires afin d’assurer efficacement leur multiplication et dissémination. Les cellules ont, de leur côté, développé des mécanismes de défense pour contrer l’infection virale. L’étude des interactions virus-hôte ont aidé à comprendre les mécanismes d’infection et ont aussi permis de faire des découvertes majeures sur les voies de signalisation et de trafique cellulaire, et sur l’organisation de la cellule et de ses compartiments, entre autres. Ces travaux ont été menés presque exclusivement sur des virus eucaryotes, la biologie cellulaire de l’infection par des virus bactériens (phages ou bactériophages) étant très peu développée. Les recherches récentes qui permirent de découvrir l’organisation complexe de la cellule bactérienne ont créé l’élan pour étudier comment les phages profitent de l’architecture de l’hôte pour optimiser leur multiplication. Ce projet réunit une équipe spécialisée dans la biologie des phages avec une équipe travaillant sur la biologie cellulaire bactérienne. Notre collaboration a permis de démontrer que le phage SPP1 se lie préférentiellement aux pôles de la bactérie Bacillus subtilis. Ceci détermine la position d’entrée de l’ADN viral dans la bactérie et de la réplication de cet ADN qui a lieu dans un foyer bien défini. L’observation récente qu’une protéine de réplication bactérienne et qu’une protéine de la capside de SPP1 sont recrutées dans des foyers lors de l’infection suggère, pour la première fois dans un système procaryote, que la multiplication du phage a lieu dans des usines virales assemblées au sein de la bactérie. SPP1 est donc un système très bien adapté pour étudier le programme spatiotemporel du cheminement du génome viral à travers l’enveloppe cellulaire d’une bactérie Gram-positive, suivi par la formation de l’usine de multiplication du virus. Les mécanismes cellulaires engagés dans ces processus ne sont pas connus. Ils font l’objet de ce projet : 1. Entrée du génome viral dans la cellule hôte : nous visons à identifier les protéines virales et cellulaires participant au passage de l’ADN à travers la paroi cellulaire et membrane cytoplasmique. La(es) protéine(s) du phage s’insérant dans la membrane cellulaire sera(ont) identifiée(s) par des méthodes biochimiques tandis qu’une stratégie génétique sera employée pour identifier les protéines de l’hôte nécessaires à la multiplication virale. L’imagerie en temps réel de ces protéines qui participent à l’entrée de l’ADN apportera des renseignements sur la topologie et la cinétique de passage de l’ADN par la membrane. 2. Assemblage, organisation et dynamique de l’usine virale: nous étudierons par imagerie la co-localisation de protéines cellulaires et du phage avec l’ADN de SPP1. Lorsqu’un composant essentiel pour la multiplication du phage est inactivé par mutation nous attendons pouvoir figer un état défini de l’usine virale pendant le cycle de SPP1. La caractérisation de différents états vise à établir la séquence d’interactions au sein de l’usine, de les corréler avec différentes réactions pendant les étapes du cycle viral (expression génique, réplication du génome viral, assemblage des particules virales) et ainsi d’identifier les effecteurs nécessaires à l’assemblage et à la maintenance de l’usine virale. Des méthodes d’imagerie en temps réel et de « photobleaching recovery » seront employées pour suivre la dynamique de ces composants. La caractérisation d’interactions entre les protéines cellulaires et de SPP1 apportera des renseignements supplémentaires pour établir un modèle de fonctionnement de l’usine virale au sein de la cellule procaryote. Les résultats de ces études apporteront une contribution importante pour la compréhension de la multiplication des virus bactériens in vivo, pouvant aussi conduire à de nouveaux réactifs et à des progrès pour la biologie cellulaire bactérienne.

Ce projet, qui regroupe trois équipes de physiciens et biologistes (F. Livolant, LPS Orsay ; D. Durand, IBBMC Orsay ; D. Chretien, TIPs Rennes), a pour objectifs d’élucider les interactions entre hélices d’ADN quand elles se trouvent à très faible distance les unes des autres, et que des corrélations peuvent apparaître entre elles. L’incidence de telles corrélations peut être essentielle en termes de fonctionnalité biologique. Les objectifs sont de comprendre ces interactions dans trois conformations différentes (faisceaux de chaines, structures toriques et apparentées et structures globulaires). Nous disposons pour cela d’un outil expérimental performant, le bactériophage (un virus qui infecte les bactéries) qui présente l’intérêt de maintenir au sein de sa capside protéique une longue chaîne d’ADN à des concentrations extrêmes que l’on ne peut atteindre in vitro. En induisant de manière contrôlée une éjection partielle du génome, nous disposons de capsides dans lesquelles des expériences peuvent être réalisées sur chaînes d’ADN isolées et confinées dans des volumes qui dépendent du volume de la capside. En nous appuyant nous l’expérience déjà acquise par certains des partenaires sur le bactériophage T5, nos objectifs sont : 1. D’étudier les interactions entre ADN et plus précisément : - d’identifier les interactions et corrélations possibles entre chaînes d’ADN en faisant varier leurs interdistances par contrôle de plusieurs paramètres expérimentaux (conditions ioniques, stress osmotique). Nous testerons également l’effet de la longueur des chaînes (50 nm à plusieurs microns). Les méthodes de diffraction X et de cryo-microscopie électronique seront utilisées en complément l’une de l’autre pour obtenir les meilleures résolutions. - d’élucider la structure du cristal d’ADN dans le volume de la capside pleine du bactériophage natif par cryo-microscopie et cryo-tomographie électronique sur particules uniques. Ces analyses seront complétées par diffraction X de solutions de phages. Cette étude nécessitera de dépasser les résolutions obtenues par cryo-tomographie actuellement. Des capsides de tailles différentes seront utilisées pour faire varier la contrainte de confinement et de courbure des chaines. - d’élucider par les mêmes méthodes la structure des formes toriques et apparentées de l’ADN sous confinement (intracapside) et d’identifier les écarts à la structure canonique de l’ADN. 2. De considérer les phages dans leur contexte naturel (en interaction avec leurs bactéries hôte) afin d’identifier les conformations natives de l’ADN intracapside i) lors de l’éjection du génome du phage dans la bactérie hôte et ii) lors de l’encapsidation de l’ADN dans des capsides nouvellement formées. Nous analyserons les interactions ADN-ADN et ADN-capside dans les deux situations, et testerons l’hypothèse selon laquelle les deux processus ne sont pas symétriques. Le consortium réunit les compétences indispensables pour la préparation du matériel biologique, et pour les études structurales par cryo-microscopie électronique et cryo-tomographie et par diffraction des rayonsX.

Les Strigolactones (Sls) qui représentent la classe d’hormones végétales découvertes le plus récemment, sont des molécules dérivées des caroténoïdes qui répriment le démarrage des bourgeons axillaires. Ces molécules, principalement produites dans les racines des plantes, étaient déjà connues pour leur rôle dans la rhizosphère, en tant que signal de la proximité d’une racine hôte pour les plantes parasites (Striga et Orobanche) et pour les champignons mycorhiziens à arbuscules. Leur triple rôle, d’une part en tant qu’inducteur de la germination des graines de plantes parasites et stimulateur de la prolifération des hyphes, et d’autre part en tant que répresseur de la ramification des plantes suggère une histoire intrigante pour cette voie de signalisation. La découverte récente du rôle positif des SLs sur l’activité du cambium indique une nouvelle fonction hormonale stimulatrice de la prolifération cellulaire. Jusqu’à présent, plus de 13 SLs naturelles ont été identifiées dans les exudats racinaires de plantes terrestres. Le squelette central des strigolactones est une lactone tricyclique (partie ABC) liée par une liaison éther d'énol à une furanone alpha,beta insaturée (cycle D). La diversité structurale intra et inter spécifique des SLs de plantes pourrait expliquer les activités variées pour ces molécules, en tant qu’hormones végétales et en tant que signaux pour les graines de plantes parasites et pour les hyphes de champignons. Il est très probable que cette classe de molécules soit très ancienne, puisque les symbioses mycorhiziennes à arbuscules étaient présentes il y a plus de 460 millions d’années, avant l’apparition des racines, et que la mousse Physcomitrella patens produit des SLs. Chez cette bryophyte, on a pu observer des effets opposés des SLs sur le développement des protonemas (filaments de la mousse), en fonction des conditions environnementales (lumière/obscurité). Ce projet vise à caractériser la voie de signalisation des SLs et à comprendre son évolution chez les plantes terrestres, par deux approches, transcriptomique d’une part (RNA seq) et étude des relations structure/fonction d’autre part, et ce sur deux modèles, une plante vasculaire, le pois (Pisum sativum) et une plante non vasculaire, la mousse P. patens. Des molécules de SLs marquées au tritium seront synthétisées et utilisées dans des études métaboliques afin d’identifier les composés bioactifs éventuellement dérivés des SLs et/ou leurs produits de dégradation. Au cours de ce projet, les SLs (et/ou des composés dérivés de ces SLs) présentant une activité biologique, et les différents facteurs intervenant dans la voie de signalisation seront caractérisés et comparés entre les deux modèles d’étude, à savoir le bourgeon axillaire (et l’organe tige-nœud) du pois et les filaments de mousse poussée à la lumière ou à l’obscurité. La fonction des gènes qui auront été identifiés sera analysée par des études de génétique inverse (TILLING chez le pois, Recombinaison Homologue chez la mousse) et par des études biochimiques (liaison protéine/protéine ou ligand/récepteur). Ce travail doit contribuer à l’augmentation des connaissances sur le mode d’action d’une nouvelle hormone dont les rôles sur le développement des plantes sont nombreux et variés. On retrouve parmi les caractères agronomiques importants régulés par les SLs le nombre de tiges, la taille des grains et des fruits, la capture de l’eau et des nutriments du sol, et la production de bois. Ce travail doit conduire à l’élaboration de stratégies nouvelles pour l’amélioration et la gestion des plantes, mais aussi pour le contrôle du développement de plantes parasites extrêmement dévastatrices.

Le transcriptome correspond à l’ensemble des molécules d’ARN d’une cellule dans une condition physiologique donnée. Les études de transcriptome via les technologies de tiling-array et de RNAseq ont permis de quantifier de très nombreux gènes et d’identifier de nouveaux transcrits comme des ARN régulateurs. Nous avons ainsi caractérisé l’interconnexion de 5 voies de régulation dans une réponse d’adaptation chez Escherichia coli (Bury-Mone et al. 2009) et montré qu’un ARN non codant régule le métabolisme central chez Staphylococcus aureus (Bohn et al. 2010). La nature et la chronologie des évènements moléculaires qui affectent les ARN chez les eucaryotes et les procaryotes sont différentes et confèrent des propriétés biochimiques distinctes. Chez les eucaryotes, les cellules sont compartimentées et la plupart des ARN stables ; les études de transcriptomes permettent une analyse fine des évènements transcriptionnels et post-transcriptionnels et la découverte de réseaux de régulons. En revanche, chez les procaryotes, les ARN messagers sont non-coiffés et généralement très instables ; de fait, les transcriptomes bactériens ne permettent pas de distinguer entre un ARN maturé (provenant d’un processus de coupure) et un transcrit primaire (dont l’extrémité 5’ est issue de l’ARN polymérase). Les transcriptomes bactériens fournissent une information parcellaire qui ne permet pas de déduire les évènements de régulation à l’origine des ARN observés. Seules les espèces dites «modèles» (essentiellement E. coli et Bacillus subtilis) permettent de compléter les données de transcriptome par les résultats génétiques et moléculaires accumulés durant un demi-siècle. Nous avons développé une méthode d’étiquetage, qui discrimine les ARN d’un transcriptome bactérien selon leur origine. Elle permet de différencier les transcrits primaires des ARN maturés générés par clivage (Fouquier d'Herouel et al. 2011). Nous avons récemment adapté cette méthode pour l’associer aux techniques de séquençage massif créant ainsi le «tagRNAseq». Nos résultats préliminaires permettent, pour la première fois, de voir au sein d’une population d’ARN bactériens l’ensemble des ARN natifs et tronqués obtenant ainsi une image du transcriptome primaire et maturé chez une bactérie. Nous avons constaté que 85% des transcrits sont tronqués. Cette observation surprenante indique qu’une majeure partie de la reprogrammation de l'expression des gènes serait due à des événements post-transcriptionnels ; elle nous a conduit à proposer le projet ReadRNA. Notre méthodologie permet d’estimer i) l’abondance relative de chaque forme d’ARN, ii) la contribution spécifique et l’importante de la maturation des ARN dans un processus d’adaptation et iii) de générer une base de données qui sera utilisée pour identifier de nouveaux mécanismes qui agissent post-transcriptionnellement. Le projet ReadRNA exploitera la méthode tagRNAseq validée par nos résultats préliminaires. Nous proposons d’étudier les transcriptomes de trois espèces pathogènes de première importance E. coli, S. aureus et Enterococcus faecalis. ReadRNA repose sur deux piliers expérimentaux qui seront établis pour ces trois espèces i) Les transcriptomes primaires et maturés; ii) Les régulons transcriptionnels et post-transcriptionnels lors d’une adaptation à un signal choisi de l’environnement. Les retombées de ReadRNA seront essentiellement cognitives : Nous pourrons directement « voir » la contribution relative de la transcription et des événements post-transcriptionnels (maturation et stabilité) affectant l’ARN. De façon cinétique, cette « vision » nous donne accès à la dynamique, à la nature et à la chronologie des processus de contrôle de l’expression de gènes au cours de processus d'adaptation. ReadRNA permettra l'étude de la régulation des gènes au niveau moléculaire et à l'échelle du génome, y compris pour des bactéries génétiquement non caractérisées.

Les voies de biosynthèses responsables de la production des principaux constituants du lait sont connues dans leurs grandes lignes, mais notre connaissance de la plupart des événements moléculaires survenant lors de l'assemblage, du transport intracellulaire et de la sécrétion des deux constituants majeurs du lait: micelles de caséine et globules gras (GG) reste lacunaire. Quant à la libération de microparticules dans le lait, rien n'est connu. Pour aborder cette thématique complexe, quatre partenaires (INRA et INSERM) vont collaborer en combinant leurs expertises dans une approche multidisciplinaire. Le projet proposé prolonge le programme "Genomilk Fat" financé par l'ANR (Genanimal 2005) et auquel trois des partenaires ont déjà participés. Il est basé sur du matériel biologique et les résultats significatifs obtenus dans ce contexte, notamment la mise en évidence de l'existence d'une relation étroite entre les mécanismes de biosynthèse et de sécrétion des micelles de caséine et des GG. La pertinence du modèle chèvre, avec un "KO naturel" du gène spécifiant la caséine alphaS1, a également été démontrée. Les chèvres homozygotes pour un allèle nul au locus CSN1S1 (animaux "défectifs"), présentent un stress chronique du réticulum endoplasmique (RE) suite à l'accumulation des autres caséines dans ce compartiment. Ce stress induit une réponse adaptative de type Unfolded Protein Response, combinée à un stress oxydatif. L'analyse différentielle d'animaux contrôles et défectifs nous a permis d'identifier des gènes qui contribuent à ces réponses, des protéines impliquées dans le transport des caséines entre le RE et le Golgi, et des enzymes jouant un rôle dans la biogenèse des gouttelettes lipidiques, les précurseurs des GGs. Dans ce programme, nous projetons de poursuivre la dissection moléculaire des voies de biosynthèse et de sécrétion des composants majeurs du lait, ainsi que des processus qui déterminent leur structure et leurs propriétés fonctionnelles. Nous envisageons aussi d'introduire une étude pionnière sur les microparticules du lait, ces structures étant potentiellement impliquées dans le développement du tractus gastro-intestinal et/ou du système immunitaire du nouveau-né. Nos objectifs de recherche seront: 1) de définir la fraction du génome qui est exprimée dans la CEM de chèvre pendant la lactation, 2) d'aboutir à une meilleure compréhension du rôle joué par la caséine alphaS1 dans l'exportation des caséines du RE vers l'appareil de Golgi, 3) d'identifier les facteurs qui déterminent le profil des acides gras du lait, 4) d'aller plus loin dans la compréhension des mécanismes de formation des gouttelettes lipidiques (qui naissent au niveau du RE) et de leur interaction avec la membrane plasmique au cours de la sécrétion du GG. Dans ce but, nous mènerons une étude comparative de la formation des gouttelettes lipidiques dans la CEM vs. l'adipocyte, cellule produisant aussi des gouttelettes lipidiques sans les secréter. D'autre part, l'étude de la production de microparticules par les adipocytes et leur caractérisation dans le lait de chèvre seront entreprises. Nous focaliserons nos efforts sur l'impact de l'absence de caséine alphaS1 sur les voies de sécrétion des protéines et des lipides, ainsi que sur la composition fine du lait, dans le but de décrypter les mécanismes conduisant à la production de ces constituants par la CEM. Les études proposées visent également la production d'outils et de ressources qui permettront d'améliorer nos connaissances sur l'expression du génome et sa régulation, dans la CEM, pour une meilleure maîtrise de la composition du lait et pour fournir des méthodes de phénotypage innovantes basées sur une technique d'échantillonnage non invasive des ARN mammaires. Le but ultime est d'identifier des gènes clés impliqué dans la production de la matière grasse par la CEM sur lesquels des programmes d'élevage et de sélection pourraient s'engager afin de moduler la composition lipidique du lait.

Ce projet a pour ambition de changer d’échelle dans l’approche moléculaire de la domestication du poulet en réalisant le séquençage du génome entier de plusieurs espèces. L’histoire de la domestication du poulet est mal connue à l’échelle du génome, particulièrement vis-à-vis des différentes espèces sauvages du genre Gallus. Le projet concerne les 4 espèces sauvages Gallus gallus (coq bankiva), Gallus sonneratii (coq de Sonnerat ou coq gris), Gallus varius (coq de Java ou coq vert) et Gallus lafayetii (coq de Lafayette ou coq de Ceylan) ainsi qu’une espèce soeur du genre Gallus, Bambusicola thoracicus (la perdrix des bambous chinoise) choisie comme groupe externe pour l’analyse phylogénétique. Le séquençage de ces genomes permettra d’analyser avec une résolution inégalée la structure de la diversité génétique du genre Gallus et de mieux comprendre la constitution du génome du poulet domestique. Plusieurs événements de domestication ont probablement eu lieu et quelques études ont suggéré la contribution d’au moins 2 espèces, Gallus gallus et Gallus sonneratii. Nos données préliminaires suggèrent que plus de 20 régions ont pu être introgressées à partir de G. sonneratii ou G. lafayetii. L’identification de tels phénomènes d’introgression a un intérêt fondamental pour comprendre à quel point la structure actuelle du génome du poulet domestique reflète un processus complexe de domestication. De plus, les regions introgressées pourraient contrôler des caractères ayant une valeur pour la sélection, comme l’exemple de la mutation ‘peau jaune’ l’a déjà montré. Un large échantillonnage sera réalisé pour obtenir l’ADN des espèces sauvages, l’absence de croisements récents avec du poulet domestique sera vérifiée par génotypage sur une puce 60K SNP afin de garantir l’authenticité des échantillons sauvages. La collection d’ADN de poulets domestiques de l’INRA sera enrichie. Un séquençage profond (95X) sera réalisé pour Bambusicola thoracicus avec assemblage du génome. Un reséquençage modérément profond (20X) sera réalisé pour 48 individus des espèces Gallus sauvages et 24 poulets domestiques, avec alignement des fragments sur la séquence de référence. La dynamique évolutive du genre Gallus sera abordée par une méthode de type Monte-Carlo de calcul bayésien approché (ABC-PMC) pour estimer les phénomènes de mutations, de transferts de gènes latéraux et de tri incomplet des lignées qui ont façonné la dynamique du genre Gallus. Les traces de sélection diversifiante seront recherchées au niveau des séquences codantes et non-codantes (détection de scores exceptionnels d'haplotype étendu) afin d’améliorer la connaissance de la dynamique évolutive à l’œuvre au sein du genre à l’échelle de l’évolution entre espèces proches, et au sein de l’espèce domestiquée. La méthodologie récemment développée pour l’étude des relations évolutives entre les populations Neandertal et l’homme moderne sera raffinée et adaptée au cas du poulet domestique. L’ascendance locale le long du génome du poulet sera modélisée par un processus caché, dont la trajectoire segmente le génome et indique l’espère Gallus d’origine la plus probable pour chaque segment. La variation du déséquilibre de liaison parmi les races étudiées sera également évaluée. Un séminaire dédié à la génomique de la domestication sera organisé par le projet avec l'invitation d'experts abordant des questions similaires dans d'autres espèces. Ce projet ouvrira la voie à plusieurs types d’études complémentaires sur les régions introgressées et contribuera de façon importante à l’initiative internationale sur le séquençage des génomes d’oiseaux et au projet 10000 génomes de vertébrés.

Alors qu’une crise alimentaire mondiale menace, 20% des récoltes mondiales sont dévorées par les insectes. Une meilleure connaissance des génomes des insectes ravageurs des cultures, ainsi que de la capacité de ces insectes à s’adapter à de nouvelles plantes hôtes et à se diversifier pourrait permettre l’élaboration de nouvelles méthodes de protection des plantes. Notre modèle d’étude, le lépidoptère Spodoptera frugiperda, ou « Légionnaire d’Automne », est un ravageur des cultures. Il existe sous la forme de deux races d’hôte, l’une préférentiellement associée au maïs, l’autre au riz. Les deux races sont indiscernables morphologiquement mais diffèrent par la composition de leur cocktail phéromonal et par un certain niveau d’incompatibilité génétique. Le premier but du projet est de décrire toutes les sources de variation génétique entre les deux races, en comparant d’une part le génome d’individus des deux races maintenues en élevage, mais aussi en mesurant le taux de divergence génétique et le flux de gènes entre des individus collectés sur différentes plantes hôtes dans des populations naturelles. Notre second but est d’identifier les gènes impliqués dans l’adaptation à la plante hôte et leur régulation et de déterminer si la plante hôte a un rôle dans la spéciation. Nous disposerons dès le début du projet de l’assemblage des génomes des deux races et d’une annotation automatique (fournis par le Génoscope), ainsi que de données transcriptomiques et d’une carte génétique basée sur 300 marqueurs microsatellites. Le projet comportera : -L’annotation structurale complète des deux génomes des races en élevage, qui décrira les gènes orthologues mais aussi les mutations (SNP, rearrangements, insertions d’ET) qui contribuent à l’hétérogénéité entre les deux génomes. Les gènes candidats soumis à sélection divergente ou directement soumis à une sélection positive seront listés. - L’annotation fonctionnelle des deux génomes fera appel à la comparaison des transcriptomes (ARNm et petits ARNnc) des deux races sur deux plantes hôte au stade larvaire et adulte. Les gènes différentiellement exprimés seront identifiés, et nous rechercherons leurs régulateurs épigénétiques (modifications d’histones et ARNnc) à partir des mêmes échantillons. Ces analyses s’appuieront sur l’intégration informatique des données. - 50 gènes parmi les gènes divergents ou différentiellement exprimés entre races seront étudiés plus avant. Nous choisirons des gènes appartenant à des familles susceptibles d’être impliquées dans l’adaptation à la plante. Nous vérifierons dans des individus sauvages si ces gènes sont bien différentiellement exprimés en fonction de la plante hôte, ou si les allèles divergents identifiés sont bien sur-représentés dans les champs sur les plantes hôtes attendues. Nous suivrons aussi leur niveau d’expression et leur séquence dans des individus d’élevage soumis à 12 cycles successifs de sélection par la plante hôte pour voir s’ils évoluent. -Enfin, nous mesurerons la divergence génétique liée à la plante hôte et le flux de gènes entre individus sur différentes plantes hôtes à une petite échelle géographique. Nous conduirons une analyse phylogéographique en vue de décrire la structure des populations naturelles et de mesurer la divergence entre les races sur une plus grande région. Le projet réunit quatre partenaires. DGIMI est coordinateur du projet et expert en génomique, transcriptomique et épigénomique des insectes. L’URGI est expert dans la détection des éléments transposables (ET) de novo dans les génomes et dans leur classification. L’équipe Symbiose de l’INRIA est spécialiste du traitement bioinformatique des génomes d’insectes, tandis que le CBGP est expert en génétique des populations et en phylogéographie. Aucun des partenaires n’aurait pu entreprendre seul un tel projet, et les compétences complémentaires en génomique, génétique, évolution et bio-informatique vont constituer un atout majeur de cet effort scientifique novateur conjoint.

Les effets du changement climatique annoncé concernent particulièrement la région méditerranéenne car celle-ci est déjà fortement influencée par le déficit de précipitations en été. La réponse de la végétation aux événements climatiques extrêmes, notamment aux périodes de sécheresse prolongées, évènements qui devraient voir leur occurrence s’accroître dans les décennies à venir, est cependant encore mal renseignée, du fait de la difficulté de simuler expérimentalement en vraie grandeur leur impact sans introduire de biais notoires. La réponse des végétaux à ces changements climatiques est envisagée ici au niveau de leur métabolisme primaire et secondaire en s’appuyant sur un dispositif expérimental original d’exclusion de pluie et également sur l’adaptation et l'utilisation d’un modèle générique du fonctionnement de l’écosystème. Les métabolites secondaires des végétaux (PSMs) sont des composés de faible poids moléculaire présentant une remarquable diversité structurale. Leurs fonctions écologiques vont de la défense contre les prédateurs, à l’adaptation à différents facteurs environnementaux (e.g. changement de température, épisodes de pollution ou de sécheresse). L’influence de la sécheresse sur la production de PSMs a pu être démontrée à différentes reprises permettant ainsi d’envisager l’utilisation de cette production de PSMs pour évaluer le niveau de stress causé à un végétal donné par un déficit hydrique particulier. Les réponses restent cependant particulièrement variables selon l’espèce envisagée, les groupes de PSMs étudiés ou encore les modalités du stress subi. Il est alors nécessaire, si l’on veut mieux comprendre l’impact du changement climatique sur ces processus, d’étudier (i) comment les allocations de ressources à ces défenses chimiques peuvent être modifiées par ces modifications climatiques, (ii) comment ces modifications qualitatives et quantitatives affectent la productivité primaire, la biodiversité via les phénomènes allélopathiques et la décomposition des litières, un processus clé du fonctionnement écosystémique, iii) l’impact de cet investissement dans les PSMs sur le bilan de carbone à l’échelle de l’écosystème et régionale. C’est l’objectif du programme SEC-PRIME2 qui s’inscrit ainsi dans une problématique générale d’étude de la réponse, en termes de fonctionnement, de biodiversité et de bilan de carbone, des écosystèmes forestiers méditerranéens à l’aridification prévue par les modèles climatiques. L’originalité réside ici dans le couplage entre une approche centrée sur les PSMs, en tant que molécules de défense permettant une adaptation à des stress environnementaux et une approche centrée sur l’acquisition des ressources par la plante, elle-même susceptible, par feedback, d’influencer son métabolisme primaire et secondaire, et par voie de conséquence les processus de décomposition des litières ou encore la biodiversité. L’hypothèse mise en avant est celle d’un impact en cascade de l’augmentation de la sècheresse, affectant d’abord le métabolisme primaire, ensuite le métabolisme secondaire par un accroissement des PSMs dans les feuilles et en conséquence dans la litière. Enfin, la remise à disposition des ressources peut à son tour affecter à nouveau la balance métabolisme primaire vs métabolisme secondaire et à une échelle plus globale le bilan de carbone de l'écosystème. Le modèle choisi est la forêt de Quercus pubescens, se situant souvent dans des zones de transitions bioclimatiques et étant ainsi particulièrement sensible aux changements climatiques. Une station expérimentale, nommée O3HP équipée notamment de passerelles à hauteur de canopée et d’un système dynamique d’exclusion partiel de pluie va permettre de mettre en place les protocoles expérimentaux prévus. Il s’agira in fine de tester la vulnérabilité du Chêne pubescent et de prévoir les éventuelles substitutions d’espèces ainsi que les modifications fonctionnelles de l’écosystème engendrées par les changements climatiques à venir.

Les protéines à radical S-adénosyl-L-méthionine (SAM) sont des enzymes capables de catalyser des réactions complexes telles que l’insertion d’atomes de soufre, des cyclisations ou des méthylations particulières. La réduction par un électron d’un centre Fe4S4 conservé permet la coupure de la SAM produisant ainsi une espèce 5’-désoxyadénosyl radicalaire hautement réactive. Ce radical peut, à son tour, extraire un atome d’hydrogène de substrats extrêmement variés, conduisant à la propagation de l’espèce radicalaire réactive. La SAM peut être un substrat ou un cofacteur selon que la réaction de terminaison permette sa régénération ou bien consomme définitivement le radical. Plusieurs enzymes à radical SAM ont été caractérisées, que ce soit du point de vue structural ou fonctionnel. Cependant, aucune étude systématique concernant les facteurs qui modulent la formation d’un radical spécifique ou qui conduisent à un produit particulier n’a été réalisée. Nous avons donc sélectionné quatre protéines : HydG (une enzyme de maturation des hydrogénases à fer-fer) ; ThiH (impliquée dans la synthèse de la vitamine B1) ; la FO (didéméthyl-hydroxy-déazaflavine)-synthase (impliquée dans la production du cofacteur F420) et NosL (impliquée dans la synthèse d’un précurseur d’antibiotique). Ces enzymes catalysent toutes la même réaction de rupture de la liaison Ca-Cß d’un acide aminé aromatique (tyrosine dans le cas de HydG, ThiH et FO-synthase et tryptophane pour NosL). Ces quatre enzymes produisent en revanche des produits extrêmement différents. Au cours de cette réaction, un des fragments produit est soit de la déhydroglycine (ThiH et FO-synthase) soit un radical glycyl (HydG et NosL). HydG, ThiH et NosL utilisent ce fragment pour produire du cyanure et du monoxyde de carbone (HydG), le cycle thiazole de la thiamine (ThiH) ou l’intermédiaire de synthèse de nosyheptides (NosL). En revanche, la FO-synthase utilise le second fragment produit, à savoir un radical p-crésyl. Ainsi, le p-crésol peut être soit un produit secondaire de réaction (HydG et ThiH) ou bien partie intégrante du produit final (FO-synthase). Dans une réaction similaire, NosL fixe le groupement carboxylate de la partie déhydroglycyl sur le noyau méthylindole. Le but de ce projet est de comprendre comment ces enzymes sont capables de guider la réaction vers un produit plutôt qu’un autre. Notre but n’est pas simplement de comprendre le mécanisme de chacune d’elles, mais d’arriver à extraire des principes généraux concernant la réaction radicalaire mise en jeu. Nous souhaitons donc adopter une approche synthétique combinant les techniques de biochimie, biologie structurale, spectroscopie et chimie computationnelle afin d’identifier les espèces radicalaires impliquées dans la réaction ainsi que les interactions substrat-protéine qui affectent la sélectivité de réaction. Les quatre partenaires impliqués ont des compétences complémentaires qui seront judicieusement utilisées sur les différentes cibles du projet : production des échantillons et études fonctionnelles détaillées incluant la caractérisation des produits, l’analyse des paramètres cinétiques (Partenaire 2), détermination de structures par cristallographie aux rayons X, incluant l’étude des complexes avec les substrats, inhibiteurs et produits, mais aussi cristallographie cinétique et calculs théoriques (Partenaire 1) (Une plateforme automatique de cristallisation de protéines en conditions anaérobes a été très récemment développée par le Partenaire 1. Cette plateforme est une des rares disponibles dans le monde). Les Partenaires 3 et 4 réaliseront des études par spectroscopie Mössbauer et RPE. Le Partenaire 3 possède la seule plateforme Mössbauer dédiée aux échantillons biologiques en France et une des rares dans le monde. Le Partenaire 4 est membre d’une équipe ‘RPE avancée qui pratique des expériences d’ENDOR pulsée et d’ESEEM adaptées à l’identification et au suivi de radicaux organiques.

Dans le contexte actuel de changement climatique, il est important de comprendre les mécanismes de la tolérance aux stress abiotiques des plantes pour développer des modèles et des stratégies de sélection et d'amélioration des cultures. Nous avons mis en évidence des adaptations spectaculaire des mitochondries de graines, qui du fait de leur capacité à se déshydrater, possèdent une remarquable tolérance au stress. En particulier les graines accumulent des protéines de stress telles que des petites Heat Shock Protein (sHSP) et des LEA (Late Embryogenesis Abundant protein). Les sHSPs appartiennent au groupe le plus répandu mais le moins conservé des HSPs. Induites dans des conditions de stress, elles contribuent à l'activité du réseau des chaperons moléculaires impliqués dans le contrôle et la maintenance de l'homéostasie des protéines. Chez les eucaryotes, des sHSPs mitochondriales n'ont pour l'instant été identifiées que chez les plantes et les insectes. Les protéines LEA sont des protéines hydrophiles, en général de structure intrinsèquement désordonnée, qui s'accumulent chez les organismes tolérants à la dessiccation et dont les fonctions sont encore énigmatiques. Le projet MITOZEN a pour objectif d'élucider les fonctions et les rôles physiologiques des petites sHSPs et des LEA mitochondriales (M-sHSP et M-LEA) chez la plante modèle Arabidopsis thaliana. Le génome d'Arabidopsis comporte 19 gènes sHSP (dont 3 codant des M-sHSP) et plus de 50 gènes LEA, parmi lesquels nous avons récemment identifié 5 gènes codant des M-LEA. Les fonctions moléculaires des M-sHSP et M-LEA seront explorées par des approches biochimiques et biophysiques avec des protéines recombinantes. Nous étudierons les caractéristiques structurales et les activités protectrices (oligomérisation, structure secondaire, activités chaperonnes, protection des membranes) en relation avec la déshydratation et le stress thermique, en utilisant des essais in vitro appropriés. Cette étude permettra de préciser les fonctions moléculaires des différentes protéines dans un contexte de stress (dessiccation pour les graines, température pour les plantes et les graines). Afin d'étudier le rôle des différentes M-sHSP et M-LEA dans le développement et la physiologie des plantes, une approche de génétique reverse sera développée chez Arabidopsis. Des mutants knock-out simples et multiples seront construits, ainsi que des surexpresseurs avec un système inductible. Leurs phénotypes seront caractérisés en détail, notamment au niveau du développement et de la physiologie des graines, du fonctionnement mitochondrial et de la tolérance aux stress abiotiques des plantes. L'intégration des résultats issus de cet ensemble d'approches multidisciplinaires (bioinformatique, biochimie et biophysique, génétique, physiologie) permettra d'établir les rôles et l'importance des différentes M-sHSP et M-LEA chez les plantes, et en particulier dans l'adaptation au stress. Ces avancées contribueront de façon plus large aux connaissances sur les chaperons moléculaires, en particulier sur leur rôle inexploré dans la tolérance à la déshydratation, et sur les fonctions des protéines LEA.

L'industrie chimique doit opérer une profonde mutation pour développer des technologies innovantes et plus éco-compatibles. Dans ce contexte, la métathèse des oléfines apparaît comme une réaction à fort potentiel, qui est de plus en plus utilisée dans l'industrie car elle conduit aux produits souhaités en moins d'étapes, réduisant ainsi les coûts de production et l'impact environnemental. L'objectif de ce projet est de développer un procédé pour la transformation industrielle des huiles végétales en produits chimiques à haute valeur ajoutée, utilisant la métathèse des oléfines et de nouveaux catalyseurs solides à base de complexes de ruthénium. La réaction de self-métathèse de l'oléate de méthyle sera choisie comme réaction-cible. Pour éviter la perte de métal par lixiviation, inconvénient majeur de la métathèse des oléfines, deux voies seront explorées, en fonction des interactions entre le ruthénium et le support : 1) emploi de réacteurs à lit fixe traditionnels garnis de catalyseurs supportés innovants ou 2) emploi de catalyseurs présentant des interactions réversibles avec le support dans un procédé à inversion de flux innovant. La première voie requiert d'importants efforts pour améliorer la durée de vie des catalyseurs. Trois stratégies d'immobilisation seront explorées : 1) interactions ioniques entre un liquide ionique et les catalyseurs à marqueur ionique et imprégnation sur des bio-supports provenant de chitosanes ou d'alginates ; 2) interactions réversibles entre le catalyseur et une silice fonctionnalisée via des interactions p-p par l'utilisation de CTC ou de nanotubes de carbone; 3) immobilisation covalente du complexe sur une silice fonctionnalisée mésostructurée conduisant à des espèces actives bien définies. La première étape consistera à préparer les supports destinés à l'accrochage des espèces catalytiques. Les catalyseurs obtenus devront à la fois être actifs et stables. Un point clé est d'assurer une production à long terme en continu sans dégradation du catalyseur et donc sans résidu métallique toxique dans les produits. Les catalyseurs destinés à une production industrielle doivent finalement pouvoir être préparés en grande quantité et à un coût réduit. La deuxième voie concerne l'utilisation des catalyseurs proscrits pour la première voie car présentant des interactions trop faibles avec le support et conduisant à une perte de métal. Un réacteur adsorbeur à inversion de flux (RFAR) est proposé pour tirer profit de tels catalyseurs. Le RFAR comprend deux cartouches adsorbantes encadrant le réacteur. Les catalyseurs solides sont considérés comme des réservoirs libérant l'espèce active par désorption lors du passage de l'oléfine. La réaction est strictement homogène dans le module réacteur puisque les ligands labiles restent accrochés au support dans le module adsorbeur. La conception et l'utilisation de tels réacteurs dynamiques nécessiteront des études sur les équilibres d'adsorption, la cinétique et la simulation et modélisation du réacteur. L'objectif final est la mise au point de deux démonstrateurs industriels pour la transformation d'huiles végétales en produits valorisables. Les procédés devront être éco-compatibles et conduire à une réduction des coûts de production. Le partenariat du projet CFLOW-OM implique cinq équipes académiques complémentaires (ENSC de Rennes, Université de Paris Sud XI (UPS-XI), ENSICAEN, CPE-LCOMS et CPE-LGPC à Lyon), un utilisateur industriel (NOVANCE) associé à un institut spécialisé dans les esters gras (ITERG) et une jeune start-up (OMEGA CAT SYSTEM) dont le travail est centré sur la promotion de technologies pour la métathèse des oléfines. Le projet devrait conduire à des découvertes technologiques et des connaissances fondamentales dans le domaine de la métathèse des oléfines, des interactions métal-support et la conception de réacteurs pour les réactions de catalyse homogène.

Les champignons pathogènes sont un danger majeur de la sécurité nutritive mondiale. Par exemple, 10 à 30 % de la récolte du riz sont détruits chaque année par Magnaporthe oryzae. Également, l’agent de l’anthracnose Colletrotrichum graminicola cause de pertes annuelles dans le riz qui montent à 1 milliards de dollars aux ètats-Unis uniquement. Colletotrichum et Magnaporthe employent des stratégies semblables afin de pénétrer les plantes hôtes : un organ spécialisé, l’appressorium, est utilisé afin pénétrer les cellules vivantes de l’hôte où des hyphes intracellulaires se développent ultérieurement. L’interaction entre Colletotrichum higginsianum, agent pathogène de Brassica et la plante modèle Arabidopsis offre un système modèle génétique permettant d’étudier la pathogénicité fongique ainsi que les responses immunologiques de la plante hôte. Récemment, notre recherche a démontrée que le transcriptome des appressories de C. higginsianum est soumis à de réprogrammations majeurs au conatct avec la plante hôte. Par contre, ces réprogrammations ne sont pas observés au contact aves des surfaces artificielles. Ceci suggère que les appressories jouent un rôle en tant qu’organe sensitifs des signaux de la plante hôte permettant au pathogène de se préparer à l’attaque de la plante hôte. En outre, les appressoria semblent d’être des usines de synthèse et de la sécrétion d’une grande gamme de métabolites secondaires et de protéines effecteures. Un pore à très petite échelle (diamètre de 200nm) à la base de l’appressorium pourrait servir comme interface permettant au pathogène la perception de l’hôte ainsi que la délivraison focalisée aux cellules de la plante hôte d’effecteurs et d’autres petites molécules. Basant sur ces données nouvelles, ce projet de recherche va utiliser une combinaison d’approches génétiques, génomiques et cellulaires afin d’étudier le rôle de l’appressorium dans les premières étappes du processus infectueux. La recherche sera centrée aux protéines secrétées et aux métabolites secondaires produits par l’appressorium, à la nature de signaux de la plante-hôte et à leur perception.

Le Web 3.0 a fait son apparition dans le discours courant il y a environ cinq ans. Même si sa définition reste floue, ce qui est devenu clair pendant cette demi décennie est que les média sociaux prennent de plus en plus importance sur le Web. Les utilisateurs utilisent une multitude d'appareils (tablette, smartphones, appareils photos, ordinateurs) pour partager des données multimédia avec d'autres utilisateurs ou avec un public plus large. MUCKE propose la mise en œuvre d'algorithmes d'extraction de connaissances innovants et robustes afin de traiter les données multimédia partagées sur les réseaux sociaux. L'approche proposée diffère de celles existantes, qui sont principalement quantitatives, par une grande importance donnée à la qualité des données traitées. Cette dimension qualitative est implémentée à travers deux innovations centrales : l'estimation automatique de la crédibilité des utilisateurs et la similarité adaptative des concepts multimédia. Les modèles de crédibilité, un sujet nouveau traité comme un problème de fusion d'information multimédia, vont constituer la principale contribution scientifique du projet. La similarité adaptative des concepts multimédia se distingue des modèles existants par un traitement sémantique des corpus traités qui seront représentés via des modèles probabilistes. L'utilité de ces deux innovations sera validée dans un système de recherche d'images. Des évaluations extensives sur des jeux de données reconnus seront menées pour examiner la qualité des connaissances extraites. De plus, une nouvelle tâche d'évaluation dédiée à la crédibilité sera proposée. Les deux principales nouveautés du projet seront basées sur des méthodes innovantes de traitement d'informations textuelles et visuelles, ainsi que sur la fusion de ces informations. Les traitements textuels seront focalisés sur la désambiguïsation, la reconnaissance de concepts et la résolution d'anaphores. Les traitements d'images incluront les représentations parcimonieuses, la détection de concepts à large échelle et la robustesse des détecteurs. La fusion multimédia sera focalisée sur la combinaison flexible texte-image basée sur des modèles probabilistes. Toutes les méthodes proposées vont exploiter les propriétés structurelles des réseaux sociaux. Une attention particulière sera accordée à la proposition d'algorithmes qui passent à l'échelle afin de pouvoir traiter des données hétérogènes à large échelle. Le consortium est composé de quatre partenaires, trois universités et un institut de recherche qui ont des compétences complémentaires couvrant les différents domaines scientifiques associés au projet. Dans le cadre de MUCKE, ils vont introduire de nouveaux modèles pour le traitement de données multimodales et multilangues qui constitueront la base de futurs services innovants.

Depuis plus d'un siècle, les chercheurs en psycholinguistique, psychologie cognitive et sciences cognitives essayent de comprendre les processus cognitifs impliqués dans la reconnaissance des mots écrits et parlés (voir Adelman, 2011; Balota, Yap & Cortese, 2006; Ferrand, 2007; Ferrand, New, Brysbaert, Keuleers, Bonin, Méot, Augustinova & Pallier, 2010; Grainger & Holcomb, 2009; Grainger & Ziegler, 2011; Spinelli & Ferrand, 2005; Dahan & Magnuson, 2006; Pisoni & Levi, 2007). Jusqu'à présent, presque tous les travaux se sont cantonnés à de petites études impliquant un nombre limité de mots monosyllabiques, sélectionnés selon des plans factoriels, avec un nombre limité de variables indépendantes. Le projet MEGALEX a pour objectifs de compléter les études précédentes grâce à une nouvelle approche, l'approche "méga-étude", (1) en utilisant les techniques de régressions multiples impliquant un très grand nombre de stimuli ; (2) en étudiant les processus cognitifs sous-tendant la reconnaissance visuelle et auditive de mots plus complexes tels que les mots polysyllabiques et polymorphémiques ; et (3) en utilisant l'approche psychophysique (plan à mesures répétées) développée récemment par Keuleers, Lacey, Rastle, et Brysbaert (2011). Le projet consiste en deux phases principales. Dans la Phase 1, nous recueillerons les temps de réaction et les pourcentages d'erreurs dans la tâche de décision lexicale visuelle sur environ 28000 mots français et 28000 pseudomots, avec un petit groupe de participants (n=100). Les 28000 mots (pour la plupart polysyllabiques et polymorphémiques, de longueurs et de fréquences variables) seront sélectionnés parmi les 130000 entrées lexicales disponibles dans Lexique (www.lexique.org ; New, Pallier, Brysbaert, & Ferrand, 2004). Nous inclurons également des formes fléchies (formes au féminin, au pluriel, et formes verbales). Grâce à ce méga-corpus, nous pourrons répondre à des questions théoriques importantes non résolues en lecture. Les temps de réaction recueillis seront soumis à des analyses de régressions multiples (modèles mixtes linéaires : Baayen, Davidson, & Bates, 2008) afin d'étudier l'influence de variables continues habituellement traitées comme des variables catégorielles dans les plans factoriels. Dans la Phase 2, nous recueillerons les temps de réaction et les pourcentages d'erreurs sur le même nombre de mots et de pseudomots, dans une modalité jamais testée auparavant à une telle échelle, la modalité auditive. Les méga-études sont quasiment inexistantes dans le domaine de la reconnaissance des mots parlés, et la littérature dans ce domaine a été dominée par les études factorielles. Il nous semble donc crucial de fournir une telle méga-base de données en modalité auditive. La présentation de stimuli auditifs demande beaucoup plus d'efforts que la présentation de stimuli visuels, mais cela est fondamental car certaines variables influencent spécifiquement la reconnaissance des mots parlés (par exemple, la densité du voisinage phonologique, la durée du stimulus, le point d'unicité, etc.) en plus des variables habituelles trouvées dans la reconnaissance des mots écrits (par exemple, la fréquence, la longueur en nombres de lettres et syllabes, le voisinage sémantique, etc.). Les temps de réaction recueillis et les analyses sophistiquées (modèles mixtes) qui en découleront nous permettront (1) de mieux comprendre l'architecture fonctionnelle des différents niveaux de traitements impliqués dans la reconnaissance des mots écrits et parlés ; (2) de préciser la nature des représentations sur lesquelles s'effectuent ces traitements ; et (3) de spécifier le codage (orthographique, phonologique, morphologique, sémantique) accompli par ces différents niveaux de traitement. Ces travaux seront cruciaux pour les modèles de la reconnaissance des mots écrits et parlés. Dans l'ensemble, ces travaux permettront une meilleure compréhension des facteurs en jeu dans la reconnaissance des mots écrits et parlés.

Face à l’épidémie mondiale d’obésité, de nombreuses études se sont intéressées à ses déterminants précoces. La période post-natale précoce apparaît comme une période critique de développement. Par ailleurs, les profils et comportements alimentaires précoces semblent déterminer les habitudes et préférences alimentaires ultérieures. Enfin, comme pour l’obésité, des différences importantes ont été mises en évidence sur les taux d’initiation de l’allaitement en fonction des caractéristiques socioculturelles, alors qu’il existe beaucoup moins de données relatives à la durée d’allaitement et aux pratiques de diversification alimentaire. Dans ce contexte, les objectifs de ce projet sont 1/ de fournir des statistiques nationales françaises sur les taux d’initiation d’allaitement, la durée d’allaitement et les pratiques de diversification alimentaire, 2/ d’analyser en détail les déterminants socio-culturels des pratiques alimentaires précoces, 3/ d’étudier l’influence de ces pratiques alimentaires sur la croissance des enfants, 4/ de collecter des données sur les pratiques d’alimentation infantile dans des familles à bas revenu et d’évaluer la 1ère phase d’une étude d’intervention sur l’alimentation infantile dans ces populations. Ce projet propose de travailler sur les données de plusieurs cohortes de naissance en cours (ELFE, EDEN et OPALINE), d’une étude qualitative basée sur des familles recrutées en même temps que l’étude ELFE et de la 1ère phase d’un essai d’intervention dans des familles à bas revenu (le projet MALIN). Le plan de travail de ce projet a été découpé en 5 tâches de recherche, une tache de gestion du projet et une tache de dissémination des résultats. Les 5 tâches de recherche permettront : • d’établir les taux d’initiation de l’allaitement en France et identifier les principaux facteurs socio-culturels qui les influencent (tâche 1) • de fournir des statistiques sur la durée d’allaitement en France et d’identifier les principaux facteurs socio-culturels influençant cette durée d’allaitement (tâche 2) • de décrire les pratiques de diversification alimentaire en France et d’identifier les principaux facteurs socio-culturels influençant ces pratiques (tâche 3) • d’analyser l’influence des pratiques alimentaires précoces sur la croissance des enfants jusqu’à 8 ans (tâche 4) • d’évaluer la 1ère phase d’un essai d’intervention sur l’alimentation infantile dans des populations à bas revenu et étudier, dans le groupe contrôle, les déterminants socio-culturels des pratiques alimentaires. La tâche 6 concerne le management et l’administration du projet et la tâche 7 assurera la synthèse et la dissémination des résultats auprès des chercheurs, médecins, familles, autorités de santé publique. Le projet SOFI impliquera 5 partenaires différents avec des domaines d’expertise complémentaires : sciences sociales, nutrition et sciences du goût, épidémiologie. Les équipes académiques impliquées dans le projet interagissent depuis 2005 dans la construction des questionnaires de l’étude ELFE. Pour favoriser les échanges entre les différentes disciplines, nous avons demandé le financement d’un post-doctorant qui travaillera transversalement sur les données de l’étude ELFE, sous la direction des différents partenaires. Un ingénieur d’étude sera également engagé pour mettre en place des indicateurs fiables pour caractériser l’environnement socio-culturel des individus et les pratiques alimentaires, indicateurs qui seront ensuite utilisés par tous les partenaires dans les analyses. Les partenaires du projet MALIN contribueront aux différentes tâches en partageant leur connaissance des populations défavorisées et en mettant à disposition leur expertise et leur réseau d’organisations locales et nationales en charge de la petite enfance.

Ce projet propose d’étudier comment les expositions psychosociales précoces modifient des processus biologiques impliqués dans le développement ultérieur de pathologies, la prévalence socialement différenciée de ces expositions pouvant alors en partie expliquer les inégalités sociales de santé observées. Pour atteindre cet objectif six groupes de travail (GT) ont été définis: Le GT1 aura pour but de définir expositions psychosociales précoces susceptible d’avoir un effet sur l’état de santé futur. Mieux comprendre les phases de développement de l’enfance, notamment celles du développement cérébral sera crucial, comme l’identification des facteurs nécessaires à un développement optimal durant l’enfance. Ce groupe devra aussi discuter la façon dont ces points pourraient être collectés en routine dans des études épidémiologiques en création ou existantes Le GT2 étudiera les processus biologiques mis en jeu grâce aux modèles animaux, cruciaux pour tester la causalité. Comment l’épigénome peut lier les expositions précoces à l’état de santé ultérieur est une question majeure. La charge allostatique utilise des biomarqueurs classiques pour mesurer l’usure physiologique globale de l’adaptation au cours du temps à l’environnement. Cette usure ne peut se limiter à un tissu spécifique ni à quelques gènes mais touche nécessairement le génome dans son ensemble. Des réseaux multiples de gènes fonctionnels, diffèrent en fonction du sexe, restent ainsi à identifier au niveau du génome. La plupart des marques épigénétiques résultant de l’'impact de l'environnement sont spécifiques à des tissus généralement non disponibles chez l’humain (cerveau, pancréas, foie). Des données récentes démontrent que les changements peuvent aussi affecter les globules blancs comme les cellules T, tissu collecté dans les cohortes humaines. Ce groupe utilisera des modèles de souris pour identifier les marques épigénétiques pertinentes dans des tissus spécifiques et dans le sang. En utilisant le séquençage à large échelle et de nouvelle génération (MeDIP-seq et approches transcriptomiques), une analyse du génome à large échelle identifiera des gènes dont la méthylation et l’expression sont modifiées, et le réseau auquel ils appartiennet. Ces analyses seront conduites, par sexe, dans un groupe d’animaux exposés à un environnement psychosocial et nutritionnel délétère et à un groupe control. Une liste de gènes candidats sera produite pour être testé dans d’autres groupes par des approches par gène candidat pour identifier des marqueurs épigénétiques de la charge allostatique. Le GT3 sera centré sur les questions méthodologiques et statistiques que pose l’analyse des liens directs( biologique) entre des expositions précoces et l’état de santé futur. Ces questions incluent notamment le choix des modèles à utiliser pour prendre en compte les liens indirects (médiation) et la complexité des chaines de causalité s’enchainant au cours de la vie. Le GT4 traitera des enjeux sociétaux de ce projet, notamment la façon de prendre en compte l’existence de chaines de causalité liant le social au biologique dans les politiques publiques mais aussi sur la façon dont de tels résultats peuvent faire leur apparition dans le débat public. Un groupe éthique sera donc mis en place pour explorer les enjeux éthiques proposés par ce projet. Le GT5 synthétisera les résultats issus des autres GT dans un but d’application à la l’Homme. Ce GT projette d’utiliser des données de cohorte pour tester les hypothèses générées sur les liens entre expositions psychosociales précoces et état de santé adulte. Ce projet innovant étudiera les mécanismes de production des inégalités sociales de santé par une approche intégrative (épidemiologie, psychologie, neurobiologie, épigénétique, biostatistique, droit de la santé), en proposant des connaissances nouvelles utiles pour développer des d’interventions luttant contre les inégalités sociales de santé.

Les troubles des apprentissages (dyslexie, dysorthographie, dyscalculie) and les troubles psychologiques de l'enfant (troubles des conduites, troubles émotionnels, troubles envahissants du développement) ont des retentissements sur la vie entière de l'individu, engendrant des coûts individuels et sociétaux très importants. Il est donc particulièrement important de comprendre les facteurs qui peuvent augmenter la susceptibilité à ces troubles, et d'identifier ceux sur lesquels il serait possible d'intervenir. Les facteurs affectant le développement des troubles psychologiques et des apprentissages forment un réseau complexe au sein duquel les gènes, l'environnement, la culture, les traumatismes, et les facteurs psycho-sociaux interagissent de manière dynamique. De plus, ces deux types de troubles s'influencent mutuellement, les troubles psychologiques affectant les apprentissages, et les difficultés scolaires engendrées par les troubles des apprentissages débouchant souvent sur des troubles psychologiques. Ce projet est centré sur les déterminants sociaux des troubles psychologiques et des apprentissages chez l'enfant. Il capitalise sur un ensemble exceptionnel de données déjà collectées sur environ 1500 enfants suivis de la gestation jusqu'à 5 ans au sein du projet épidémiologique EDEN. Le but est de prolonger le projet jusqu'aux 10 ans des enfants, afin de les tester sur les apprentissages scolaires, et de collecter des informations relatives à leur santé mentale et leurs troubles psychologiques. En permettant de relier ces nouvelles données à toutes celles, sociales et biologiques, déjà collectées au sein du projet EDEN, ce projet apportera un nouvel éclairage sur les déterminants des capacités cognitives, des troubles des apprentissages, de la santé mentale et des troubles psychologiques de l'enfant.

Les surfactants sont des composés amphiphiliques qui réduisent la tension superficielle de l'eau. Ils sont utilisés, parmi d'autres applications, comme détergents, émulsifiants, agents anti-moussants, et agent de dispersion. La plupart des tensioactifs utilisés actuellement sont produits par synthèse chimique. Toutefois, l'intérêt pour les biosurfactants d'origine microbienne a considérablement augmenté au cours de la dernière décennie. Ces surfactants sont très diversifiés et rapidement biodégradables. De plus, la réduction des coûts de production par l'utilisation de procédés de fermentation et la diversité de leurs applications potentielles rendent ces molécules très attractives en termes socio-économiques. Parmi les microorganismes qui produisent des biosurfactants, les Bacillus sont les plus connus. Un domaine de recherche émergent porte sur la caractérisation de nouveaux biosurfactants, en particulier des lipopeptides, pouvant être utilisés comme produits phytosanitaires ou adjuvants pour améliorer l'efficacité des biopesticides. Parmi les lipopeptides connus, les kurstakines produites par Bacillus thuringiensis (Bt) sont particulièrement intéressantes car elles sont parmi les seules à être cationiques. Bt est de loin le biopesticide le plus utilisé au monde en agriculture, dans la protection des forêts et la lutte antivectorielle. Cette bactérie, reconnue pour son innocuité pour l'environnement et les humains, est facile à cultiver en grandes quantités avec un faible coût de production et est pleinement acceptée en agriculture biologique. La capacité des bactéries à se multiplier et sporuler dans le cadavre d'insectes augmente la transmission horizontale du Bt sur la surface foliaire et pourrait être un facteur clé pour la propagation des bactéries et, in fine, pour la réussite du traitement biopesticide. Nous avons récemment montré que des lipopeptides appelés kurstakines sont essentiels pour les propriétés saprophytes de Bt, en permettant aux bactéries de survivre et de sporuler dans le cadavre d'une larve d'insecte infectée. En outre, les résultats montrent que ces lipopeptides sont essentiels pour le "swarming" et la formation de biofilms, deux propriétés de surface associées aux biosurfactants. Ces résultats indiquent que les kurstakines pourraient augmenter la colonisation et la persistance des souches de Bacillus dans la rhizosphère ou la phyllosphère. Deux verrous technologiques limitent actuellement la possibilité de produire et extraire ces molécules à l’échelle industrielle : le faible niveau d’expression des gènes de l’opéron kurstakine et la faible production de lipopeptides qui en découle. Notre projet vise à caractériser et à surproduire, sur une grande échelle, un lipopeptide de Bt, et à confirmer son intérêt pour améliorer l'efficacité des formulations de biopesticides. De plus, le projet comprend la recherche de nouveaux variants de la kurstakine. Il est divisé en quatre tâches scientifiques assurées par trois équipes aux compétences complémentaires. La sélection d'un variant de la kurstakine, ayant la propriété de biosurfactant la plus efficace et la moins toxique, sera réalisée dans la tâche 1. Un second objectif sera de construire une souche non-sporulante et surproduisant la kurstakine. Cette construction sera basée sur différentes données comprenant des résultats très récents obtenus par l’équipe 1 et concernant la régulation de l'expression de la kurstakine chez Bt. Des variants de la kurstakine seront générés par la modification des conditions de croissance. Une tâche se concentrera sur l'analyse des propriétés des kurstakines et sur leur utilisation comme adjuvant dans la formulation des biopesticides. Enfin, une tâche importante de ce projet sera la détermination d'un bioprocédé approprié pour la production industrielle et la purification de kurstakine. De plus, une tâche concernant la valorisation de cette technologie sera assurée par l'équipe INRA-Transfert.

Therapeutics-21 est dédié au développement de molécules thérapeutiques visant l’amélioration des fonctions cognitives chez les personnes porteuses de trisomie 21. La présence d'un chromosome 21 surnuméraire conduit, entre autres choses, à des déficits d'apprentissage et de mémoire qui varient entre les individus. Actuellement, des soins médicaux et paramédicaux sont donnés aux patients, mais il n'y a pas de traitement des déficits cognitifs à proprement parler. Le soutien, l'éducation, l'intégration sociale ont changé de manière significative la qualité de vie des personnes porteuses de trisomie 21, dont l'espérance de vie (55 ans) a doublé au cours des 20 dernières années. Le premier objectif de Therapeutics-21 est de renforcer le concept d'un agoniste inverse GABA alpha 5, initialement développé par Merck Sharp & Dohme pour le traitement de la maladie d'Alzheimer, dans la trisomie 21 en réalisant des études précliniques. Nous avons déjà obtenu les premières données précliniques d’un traitement aigüe à court terme dans un modèle murin de trisomie 21, breveté et publié. Notre projet sera d’étudier les effets à court et long terme d’un traitement chronique chez la souris adulte et jeune. Le deuxième objectif sera de continuer à développer de nouveaux composés appartenant à une série chimique innovante qui sont des inhibiteurs de DYRK1A, une kinase impliquée dans la physiopathologie de la trisomie 21, localisée sur le chromosome 21, et surexprimée dans la maladie. Nous avons précédemment montré que le thé vert et son principal composant, l'EGCG sont des inhibiteurs non sélectifs de DYRK1A et peuvent améliorer les performances cognitives chez des souris modèles de trisomie 21. Nous avons récemment montré in vitro l'activité et la sélectivité de cette nouvelle famille de molécules inhibitrices de DYRK1A. Après des études de structure-activité sur ce prototype brevetable, nous allons sélectionner le meilleur composé afin de tester sa capacité à réduire les déficits cognitifs chez des souris modèles de trisomie 21.

This multidisciplinary project seeks to integrate and extend existing state of the art technologies to ensure sustainable and responsible management of dairy units, with focus on cow health, milk quality and reduced emissions. We shall focus on milk metabolomic methods for determination of metabolic health, biomarker technologies for assessment of systemic health and accelerometer collars for measuring various activities including feeding behaviour, and hence intake. We shall also have access to NIR technology for feed quality assessment and rumen-bolus technology for measurment of rumen pH. We have advanced teleonomic technologies that will enable us to integrate these input data into decision support tools. Our technologies will monitor animals and environment, detect deviations from the normal state and either respond automatically to restore the normal state or issue an alert to husbandry staff. We have access to a range of dairy units for evaluation of the technologies.

Ce projet de recherche porte sur les conditions de vie et de sortie des jeunes de 17 à 21 ans placés dans le cadre de la protection de l’enfance en France. Il s’inscrit dans la lignée des études sur le « devenir adulte », c’est-à-dire le devenir à long terme des jeunes placés et plus spécifiquement sur la période de sortie du dispositif de protection de l’enfance. Il vise à combler un manque de connaissances sur la période de l’après-placement très mal renseignée par ces études qui démontrent toutefois qu’elle est vécue de manière brutale comme un « lâchage institutionnel ». Beaucoup de jeunes confrontés à des difficultés familiales, sociales et éducatives au moment de leur placement restent, en effet, toujours vulnérables une fois sortis du système de protection. En population générale, la transition vers l’âge adulte a, au contraire, été largement étudiée par les sociologues de la jeunesse et les démographes. L’accès au logement autonome et à l’emploi, l’entrée en conjugalité et/ou en parentalité qui caractérisent le « passage à l’âge adulte » font l’objet de processus graduels et susceptibles d’aller-retour. Il s’agit d’une phase du cycle de vie où les politiques sociales et dispositifs d’aide sont, en France, particulièrement peu présents ; on s’en remet aux solidarités familiales. Cette transition vers l’âge adulte est alors une affaire de famille, y compris pour les populations plus défavorisées sorties du système scolaire précocement. En cas de chômage des jeunes, la famille est source d’aide résidentielle. Peu diplômés, avec un réseau familial faible ou inexistant, les jeunes sortants de protection cumulent les inégalités face à leurs pairs et vont devoir faire face, précocement dans l’urgence, à toutes les transitions vers l’âge adulte. Le projet IN-ELAP dont les méthodes s’inspirent fortement de la sociologie et de la démographie, s’appuie sur une équipe pluridisciplinaire de chercheurs spécialisés dans le domaine de la protection de l’enfance ou des populations en difficultés, tant pour la conception de l’enquête que pour l’analyse des résultats. Elle répondra au manque de cadrage actuel sur la population des enfants protégés en France en fournissant des résultats représentatifs qui tiennent compte de leurs caractéristiques sociodémographiques et des différents modes d’interventions. Il s’agira de dépasser les représentations liées aux résultats d’études monographiques sur le devenir adulte des enfants placés et de prendre en compte toute la diversité des parcours de prise en charge et les types de placements dont les jeunes bénéficient à la veille de leur sortie du dispositif. Les conséquences des inégalités territoriales des politiques départementalisées de protection et des politiques locales envers les jeunes en difficultés feront l’objet d’une attention particulière, notamment par le biais d’une étude comparative des populations protégées selon les politiques mises en œuvre dans 10 départements. Par ailleurs, une étude sur le temps de la sortie de prise en charge sera réalisée en deux vagues d’enquêtes, à un an d’intervalle, au sein des départements d’Ile-de-France et du Nord-Pas-De-Calais auprès de 1500 jeunes placés. Elle reposera sur un échantillon représentatif des jeunes placés et âgés de 17 à 21 ans rencontrés en face-à-face lors d’une première vague d’enquête. Cette étude sera prolongée par un suivi passif renseignant la fin de trajectoire de protection de l’enfance et par un suivi qualitatif d’environ 3 ans auprès de 100 à 150 jeunes. L’analyse portera alors autant sur le temps de la prise en charge (qui sont les jeunes protégés ? Comment sont-ils protégés ? Quel est leur parcours de protection ? Sur quelles compétences vont-ils s’appuyer au moment de la sortie (niveau scolaire, entourage, préparation à l’autonomie…) que sur la période qui succède le dernier placement en reprenant les grandes lignes de la transition du passage à l’âge adulte.

L’acide désoxyribonucléique (ADN) est à la base du code génétique pour tous les organismes vivants connus. L’ADN est composé d’oligonucléotides qui sont liés chimiquement entre eux par l’intermédiaire de ponts phosphates, le système d’appariement de bases de Watson-Crick et des interactions pi-pi pour former une double hélice droite (Hélice-P) dans la plupart des organismes biologiques. La chiralité de cette double hélice est entièrement contrôlée par la molécule de sucre présente dans la structure du nucléotide : le désoxyribofumarose est trouvé dans l’unique configuration D dans la matière biologique. Il est généralement supposé que l’ADN n’était en fait pas le matériel génétique originel et que la composition de notre matériel génomique dans l’ADN actuel provient en fait d’un ARN primordial, dans l’hypothèse du monde ARN (avec des sous unités de D-ribosefumarose imposant la stéréochimie de l’ensemble). Cependant, l’origine ultime de l’asymétrie du sucre du ribose, si importante pour la structure de l’ARN reste incomprise. Plusieurs hypothèses pour l’origine de cette asymétrie ont été envisagées. Parmi elles, la photochimie asymétrique utilisant de la lumière polarisée circulairement (cpl) peut induire des excès énantiomériques (e.e.s) dans des molécules organiques chirales. Ce modèle a été récemment renforcé à la fois par l’observation de lumière cpl dans la région de formation d’étoiles dans la nébuleuse d’Orion et par la détection de molécules organiques enrichies dans un énantiomère donné dans les météorites. En 2009, Sutherland et al. ont proposé que les précurseurs du code génétique doivent être recherchés en considérant la chimie de l’aldéhyde glycérique et ses dérivés qui auraient pu constituer les briques initiales pour la formation d’oligonucleotides énantiomériquement enrichis. Le projet bilatéral CHIRGEN propose de découvrir l’origine de cette asymétrie du code génétique comme un moyen de cfranchir une étape cruciale vers la compréhension de l’origine de la vie en utilisant à la fois un scenario astrophysique proposant une photochimie asymétrique à partir de lumière cpl (France) puis d’une amplification autocatalytique (Mexique). Des échantillons de matière organique provenant de la photochimie d’analogues de glaces interstellaires seront produits à l’IAS puis transportés à l’UNS, extraits et dérivatisés, et les précurseurs supposés du monde ARN, tel que l’aldéhyde glycérique seront résolus dans leurs deux énantiomères, en utilisant une technique nouvelle et ultramoderne d’analyse multidimensionnelle par un appareil de GCxGC–TOF-MS. La photochimie asymétrique de molécules précurseurs de nucléotides au synchrotron SOLEIL est dépendante de l’activité chiroptique de ces molécules et produira très certainement seulement de petits e.e’s ainsi que nous l’avons démontré dans le cas d’acides aminés. Ainsi donc, toute asymétrie présente dans ces échantillons obtenus par photochimie nécessitera un fort enrichissement énantiomérique afin de pouvoir modéliser l’évolution ultérieure vers des nucléotides pré-génétiques et finalement le monde ARN. La proposition bilatérale CHIRGEN inclut donc une collaboration avec nos collègues de l’Université Autonome de l’Etat de Morelos (UAEM) et de l’Université Nationale Autonome de Mexico (UNAM) à Mexico pour modéliser théoriquement puis évaluer expérimentalement les réactions autocatalytiques qui permettraient une augmentation significative des e.e’s d’abord obtenus à faible niveau par la condensation photoinduite du formaldehyde et de l’aldéhyde glycérique. Un certain nombre de mécanismes autocatalytiques seront examinés et les cinétiques de ces réactions seront déterminées par nos partenaires mexicains. L’échange d’échantillons, irradiés sous cpl entre la France et le Mexique nous permettra de comprendre les processus originaux, photochimique et autocatalytique qui ont conduit à la formation asymétrique du matériel génétique moderne.

Ce projet a pour but d’élucider l’origine du magnétisme dilué dans des oxydes semi-conducteur et isolant. C’est un enjeu important car les semi-conducteurs magnétiques dilués (DMS) permettraient d'intégrer certains composants de la spintronique dans les technologies de la micro-électronique classique. Pour cela, les DMS doivent être ferromagnétiques à température ambiante. Nous étudierons en particulier le cas des oxydes de cérium (CeO2) dont la nature et l’origine du ferromagnétisme ( Tc >> température ambiante ?, moment magnétique géant ?, ...) sont encore très controversées. Nous étudierons d’abord l’influence sur les propriétés magnétiques des effets de tailles et de structures (lacune d’oxygène, surface, présence de dopants..) dans le cas de nanoparticules. Par la suite, des matériaux massifs seront obtenus de ces nano-particules à l’aide de procédés de frittage innovant dans le but de garder les caractéristiques nécessaires au ferromagnétisme à température ambiante (nano structuration, dopant dilués..). La corrélation propriétés magnétiques / structure / structure électronique sera étudiée pour ces matériaux. La réussite de ce projet s’appuie sur les points suivants (i) Une nano-structuration contrôlée : Comme nous souhaitons évaluer les rôles respectifs des effets de tailles et de dopage, nous choisirons des méthodes de synthèses donnant des distributions de tailles uniformes (tailles typiques de 3 à 20 nm). Dopages (Fe, Cr, Co…) et traitements post-synthèse moduleront le taux et la nature des défauts. Le frittage de type SPS (spark plasma sintering) devrait permettre d’obtenir de céramiques nano-structurés qui garderaient certaines propriétés des nano-particules. (ii) Une description quantitative de la structure des nano-particules : nous étudierons les nano-particules par microscopie électronique en transmission et spectroscopie de pertes d’énergie des électrons (EELS). Nous souhaitons entre autre repousser les limites actuelles de la spectroscopie EELS en développant un nouveaux type de détection qui devrait permettre de réaliser la quantifications des concentrations élémentaires pour des dopants au sein des nanostructures (la possibilité de quantifier quelques atomes de dopant dans une nanoparticule individuelle est recherchée). La structure de la particule (défauts, surface..) sera modélisée avec l’aide de calculs numériques des énergies de configurations obtenues dans le cadre de la théorie de la fonctionnelle de la densité (DFT). (iii) Une compréhension des facteurs caractéristiques des structures électroniques. Ces nanomatériaux seront étudiés à travers le prisme de plusieurs spectroscopies du rayonnement synchrotron : XES (X-ray emission), XAS (X-ray absorption), XMC(L)D (X-ray magnetic circular-linear dichroism), et RIXS (resonant inelastic scattering). La combinaison de ces techniques permettra l’analyse des états électroniques inoccupés, occupés, de la bande d’énergie interdite, de la nature des hybridations, de la population de certaines orbitales, et des excitations ligand-métal, métal-métal…, ce qui permettra une description complète des évolutions de la structure électronique lors de la nano-structuration. Il est de plus prévu de développer de la spectroscopie In situ pour des rayons X de gamme énergétique « soft », permettant une analyse des ces particules en condition liquide/humide. Des mesures magnétiques et spectroscopiques sous pression (jusqu’à 10 Gpa) seront effectuées afin d’étendre le diagramme de phase et de mieux évaluer le rôle des corrélations électroniques dans le magnétisme. La relation entre données spectroscopiques et états électroniques de l’état fondamental se fera avec l’aide de calculs ab-initio de la structure électroniques (DFT, LDA+U), de calculs de type paramétré (Charge Transfer Multiplet..) et l’appui des théories de type DMFT (dynamic mean field) afin d’évaluer, enter autres, le rôle des corrélations dans la bande de type f du cérium sur le magnétisme.

La paroi externe est un déterminant majeur de la forme des cellules bactériennes. Pendant longtemps, il n’était pas connu si la paroi contenait suffisamment d’information structurale pour établir (ou maintenir) la forme des cellules. La découverte en 2001 d’un cytosquelette morphogénétique constitué d’homologues de l’actine –les protéines MreB– a révolutionné notre vision de la morphogénèse des bactéries. Les protéines MreB forment des structures filamenteuses dynamiques qui encerclent le cytoplasme et organiseraient le mouvement/positionnement de complexes moléculaires. Ce cytosquelette interne serait couplé à la machine de synthèse de la paroi par l’intermédiaire de deux protéines membranaires, MreC et MreD, codées par les gènes en aval de mreB chez les bacilles. Le modèle actuel est que les hélices de MreB positionneraient les enzymes impliquées dans la synthèse et la maturation de la paroi latérale, contrôlant ainsi l’allongement des cellules. En accord avec ce modèle, la perte de MreB dans des bactéries en forme de bâtonnet aboutit à la formation de cellules sphériques. Bien que les protéines MreCD semblent lier le cytosquelette MreB à la machinerie de synthèse de la paroi, leur rôle précis reste inconnu. Deux données suggèrent que MreCD pourraient avoir un rôle additionnel important : 1) les coques, qui n’ont pas de MreBs, possédent toutefois MreCD et 2) la déplétion de MreCD chez Bacillus subtilis aboutit à des phénotypes plus sévères que la déplétion des MreBs. Nous construirons des mutants null/inductibles de mreCD chez la bactérie sphérique Staphylococcus aureus. Nous étudierons l’effet de l’absence de MreCD, puis nous exprimerons MreCD provenant de chacune des bactéries chez les deux autres. Nous analyserons la localisation cellulaire de MreCD des coques chez leur hôte natif et chez B. subtilis pour vérifier si elles conservent la capacité à interagir avec le cytosquelette. De même, nous localiserons MreCD de B. subtilis chez les coques en présence/absence des MreBs. Enfin, nous identifierons et caractériserons les partenaires interagissant avec MreCD chez B. subtilis et S. aureus bactéries par deux approches: la méthode du double hybride et la purification de complexes protéiques par affinité couplée à des analyses en spectrométrie de masse. La combinaison de ces deux approches apportera des données fonctionnelles exhaustives et complémentaires sur le(s)s rôle(s) de MreCD et son mécanisme d’action chez les bactéries. La sphère représente la forme la plus simple et était probablement la forme du premier organisme vivant. Cependant, les études phylogénétiques indiquent que l’ancêtre commun le plus récent du domaine bactérien actuel était cylindrique et non sphérique. Ceci implique que les coques modernes ont évolué à partir d’une forme en bâtonnet, par perte de fonction de la machine protéique requise pour l’allongement de la paroi. Cette perte semble être irréversible d’un point de vue évolutif, puisqu’on ne connait pas d’exemple de lignée phylogénétique de cellules cylindriques dérivant de coques. De même, les cellules en bâtonnets peuvent être génétiquement modifiées pour générer des sphères, mais il n’y a pas d’exemple de bactérie sphérique convertie en bâtonnet. Le génome de la plupart des coques étant dépourvu de gènes mreB-like, on explique l’incapacité des coques à s’allonger par l’absence du cytosquelette MreB. Dans un deuxième temps, nous proposons d’ébranler le cul-de-sac évolutif que représentent les coques en restaurant un cytosquelette MreB chez S. aureus et chez l’ovocoque Streptococcus pneumoniae. Nous déterminerons si l’expression des 3 paralogues MreB de B. subtilis et éventuellement d’autres déterminants morphogénétiques est suffisante pour induire une transformation des coques en bâtonnets. Nous utiliserons des techniques de microscopie à fluorescence pour détecter des variations de la topologie de synthèse et/ou de la localisation des enzymes de la paroi et du septum de division.

Les mousses solides sont des réseaux complexes de bulles piégées dans une matrice solide. Elles peuvent être interconnectées comme dans une éponge (cellules ouvertes) ou séparées par des films minces (cellules fermées), différence fondamentale pour les applications. Pourtant, le contrôle de cette connectivité est presque exclusivement empirique. Le but de ce projet est donc d’apporter une base scientifique permettant ce contrôle. Pour obtenir le produit désiré, on part souvent de mousses liquides qui sont solidifiées par la suite. La mousse doit être générée plus rapidement qu'elle n'est solidifiée pour conserver sa structure mais la connectivité est contrôlée par le rapport temps de rupture/temps de solidification. Dans ce projet, nous nous concentrerons sur le contrôle de la rupture des films qui séparent les bulles et mettrons en place des expériences permettant de mesurer et comparer les différents temps caractéristiques en jeu (génération, drainage, rupture et solidification du film). En effet, même si le mécanisme d'ouverture d'un trou dans un film de savon est bien connu, on ne sait toujours pas ce qui contrôle son ouverture, en particulier en dynamique (pendant le drainage ou la génération). Nous avons obtenu des résultats préliminaires montrant que cette rupture est intimement liée à la forme du film de savon et donc à son temps de drainage qui est, à son tour, intimement lié à la condition aux limites à l'interface liquide/air. Cette condition aux limites est viscoélastique et détermine la mobilité de l’interface, rigide ou mobile selon les propriétés des tensioactifs stabilisant le film. De nombreuses descriptions existent dans la littérature, mais, soit elles sont incomplètes (rhéologie de surface) ou elles introduisent un paramètre ad-hoc (longueur de glissement). L’un des buts du projet est de combiner théorie et expérience pour obtenir une description la plus complète possible de cette condition aux limites, en reliant directement la mobilité de l’interface à la nature des tensioactifs. Cette tâche étant complexe et ambitieuse, nous commencerons par travailler sur des systèmes modèles avant d’ajouter les ingrédients permettant de se rapprocher de la solidification (présence de polymères, réticulation). Pour s'attaquer à ce projet, E. Rio, la coordinatrice, a choisi de rassembler une équipe formée de chercheurs complémentaires. Elle a à la fois une solide culture en hydrodynamique et 5 ans d'expérience dans la recherche impliquant la physico-chimie, ce qui lui a permis de s'apercevoir de l'importance de faire travailler ensemble des chercheurs de ces deux communautés. Elle est particulièrement bien placée pour le faire car l'équipe de Dominique Langevin, à laquelle elle appartient, a été très active pour démontrer l'importance de la physico-chimie dans l'étude la physique des mousses. Coordonner ce projet est l'occasion pour elle de devenir complètement autonome sur une activité qu'elle a mise en place ces dernières années et pour laquelle elle est déjà internationalement reconnue. Ce projet ne saurait être mené sans la participation d'un théoricien, d’où la participation de B. Scheid (ULB, Bruxelles) spécialiste de la modélisation de films minces en présence d’interfaces visqueuses et élastiques. F. Restagno, en tant que spécialiste de la friction aux interfaces sera aussi impliqué dans le projet. A la fin du projet, W. Drenckhan, qui fait partie de la même équipe qu'E. Rio sera d'une aide précieuse car elle est mène une recherche active sur la solidification des mousses liquides. Cette équipe, accompagnée d'un thésard financé par l'ANR aura ainsi toutes les clefs en main pour mener à bien le projet.

L’objectif principal de ce projet est d’étudier les incertitudes des approches statistiques de régionalisation (downscaling) de précipitation (PR) et de température (T) à haute résolution (HR) ainsi que leurs impacts hydrologiques dans le bassin Méditerranéen,. En effet, cette région possède des spécificités géographiques et environnementales (par ex., montagnes, océan et mer, densité de population) rendant nécessaire mais particulièrement complexe la régionalisation des précipitations et leur modélisation à fine échelle. De plus, cette région a été identifiée comme un lieu clé (« hot spot ») par l’IPCC (2007) pour les changements climatiques futurs. En effet, alors que les signes des tendances semblent définis, de fortes incertitudes persistent sur les intensités, les structures (« patterns ») et les distributions de ces changements. Dans ce contexte, ce projet a pour objectif d’intercomparer l’ensemble des principales approches statistiques de régionalisation des précipitations et températures – encore trop souvent considérées comme des « boites noires » – dans leurs utilisations et différences conceptuelles. Des ensembles de champs de PR et T régionalisés statistiquement à HR seront donc générés et les champs simulés seront intégrés dans des modèles hydrologiques pour évaluer leurs qualités temporelles et spatiales via des analyses hydrologiques de sensibilité. A partir de ces évaluations, un nouveau modèle statistique de régionalisation sera développé pour combler les manques les plus importants des modèles de l’état-de-l’art. Les projections à HR pour le future, mises en entrées de modèles hydrologiques, serviront également à définir des scénarios futurs de disponibilité en eau sous diverses contraintes climatiques. Ce projet va donc fournir : (i) Des ensembles de simulations statistiques de PR et T à HR pour des climats de « contrôle » (CTRL, 1989-2010) et futurs (2021-2050 et 2051-2080) selon différents modèles et scénarios climatiques sur la région Méditerranéenne ; (ii) Des guides pour leurs utilisations pertinentes et leurs interprétations ; (iii) Des indicateurs permettant de quantifier la qualité (par ex., spatiale, temporelle, représentation des extrêmes) des simulations à HR ; (iv) Un modèle statistique de downscaling aussi générique que possible, améliorant les modèles de l’état de l’art ; (v) Des scénarios hydrologiques rétrospectifs et prospectifs de disponibilité en eau sur plusieurs bassins versants Méditerranéens ; et (vi) Des évaluations d’incertitudes des simulations climatiques et hydrologiques grâce à des modèles statistiques dédiés. Pour tous ces objectifs, les études proposées seront étendues à une partie des simulations dynamiques de régionalisation disponibles à partir du projet Med-CORDEX. Les résultats des différentes études fourniront des « guides » théoriques et pratiques pour l’application des approches statistiques de régionalisation, dont les forces et faiblesses relatives, ainsi qu’améliorations potentielles sont encore mal connues alors qu’elles sont de plus en plus employées. De plus, les algorithmes statistiques de régionalisation, les simulations statistiques à haute résolution, ainsi que les méthodes et indicateurs d’évaluation, seront fournis gratuitement à la communauté scientifique et un site web sera créé pour valoriser et promouvoir les différents résultats et livrables.

Les objectifs du projet CouPhIn sont le développement de nouvelles méthodes efficaces de synthèses asymétriques de benzofuroindolines par couplage oxydant entre des phénols et des indoles ainsi que la constitution d’une librairie de benzofuroindolines analogues de la diazonamide A dont l’intérêt thérapeutique sera évalué. Les travaux de recherche seront effectués au sein de l’Institut de Chimie Moléculaire et des Matériaux d’Orsay (ICMMO) à l’université Paris-Sud 11 et coordonnés par Guillaume Vincent. Le noyau benzofuroindoline est un motif rare que l’on retrouve dans la diazonamide A, une molécule naturelle aux puissantes propriétés antitumorales (<5 nM contre diverses cellules tumorales humaines) et un candidat clinique comme anticancéreux du fait d’effets secondaires toxiques très inférieurs aux agents de chimiothérapie classiques. Les méthodes existantes pour synthétiser le squelette benzofuroindoline sont malheureusement soit longue soit à faible rendement ou alors non énantiosélective. Ainsi nous désirons développer de nouvelles méthodes, directes, générales et asymétriques pour l’accès à ce pharmacophore prometteur à partir de phénols et indoles qui sont les précurseurs biosynthétiques supposés des benzofuroindolines naturelles. Pour cela, nous proposons des stratégies innovantes basées sur les caractères électrophiles, radicalaire ou nucléophile du noyau indolique. Pour chacune de ces méthodes nous nous attacherons très attentivement au développement de versions énantiosélectives. Il est à noter que les deux premières méthodes mettent en jeu des modes de réactivités de l’indole très peu étudiés (électrophile et radicalaire). Une fois que des synthèses efficaces de benzofuroindolines auront été développées, nous constituerons une librairie de benzofuroindolines analogues de la diazonamide A que nous évaluerons contre différentes cellules tumorale afin de découvrir des analogues simplifiés facilement synthétisable avec la rétention du potentiel clinique de la diazonamide A.

L’objectif principal de ce projet est de créer des catalyseurs d’oxydation capables d’utiliser directement le dioxygène de l’air et de fonctionner de façon catalytique dans des conditions douces. Les procédés d’oxydation exploités actuellement dans l’industrie chimique utilisent des conditions particulièrement dures en termes de température et de pression, combinées avec des oxydants puissants et des catalyseurs potentiellement nocifs pour l’environnement. Ainsi, dans le contexte actuel d’un développement durable, les industries sont obligées de revoir leurs procédés d’oxydation et de développer de nouveaux procédés plus respectueux de l’environnement. Par ailleurs, la nature a développé un élégant procédé pour catalyser ces réactions d’oxydation. Elle utilise des systèmes enzymatiques dont la sous-unité catalytique permet l’activation réductrice de l’oxygène moléculaire au niveau d’ion(s) ferreux, et dont la sous-unité réductrice apporte les électrons nécessaires à la régénération des ions ferreux à chaque cycle catalytique. La création de catalyseurs bio-inspirés, mimant l’activité de ces enzymes, permettrait le développement de nouveaux procédés d’oxydation éco-compatibles qui permettraient aux industries de s’inscrire dans une politique de développement durable. De nombreuses recherches ont déjà été menées pour essayer de reproduire l’activité de ces enzymes, et les complexes de fer ainsi synthétisés ont permis de mieux comprendre l’activation réductrice du dioxygène. Cependant, la création de catalyseurs capable de produire de nombreux cycles catalytique reste inachevée due à l’absence d’apport régulier et précis d’électron au centre métallique. C’est dans ce contexte que nous envisageons de développer des systèmes catalytiques prenant en considération les deux caractéristiques principales de ces enzymes : (i) l’activation réductrice du dioxygène et (ii) l’apport d’électrons au centre métallique. Pour ce faire, nous prévoyons de nous inspirer des systèmes biologiques en développant des catalyseurs macromoléculaires composés de complexes de fer, pour activer le dioxygène, et de cofacteurs rédox permettant un apport d’électrons régulier et spécifique vers ces complexes de fer. Ces deux cofacteurs seront maintenus en proximité par interaction avec un polymère soluble dans l’eau, qui générera également un environnement localement hydrophobe comparable celui trouvé au niveau de la poche enzymatique. Le polymère que nous avons choisi est un polyethylèneimine, soluble dans l’eau, qui peut être facilement fonctionnalisé par des chaines aliphatique et des groupements ioniques organiques. L’incorporation des complexes de fer, par interaction électrostatique avec ce polymère, devrait générer des catalyseurs macromoléculaires, dont l’étude de la réactivité avec H2O2 devrait fournir des informations importantes sur l’effet du micro-environnement au cours de la catalyse d’oxydation. La substitution du polymère par des groupements chiraux pour raégalement conduire à la création de catalyseurs macromoléculaires stéréosélectifs de nouvelle génération. Par la suite, l’incorporation de groupements rédox, de type flavinique, au sein du polymère devrait permettre un approvisionnement régulier en électron et ainsi permettre au système de réaliser de multiples cycles catalytiques. Ces systèmes seront enfin évalués sur différents substrats et devraient constituer, à terme, de bons candidats pour le développement de nouveaux procédés éco-compatibles.

Les 'Metal organic Framework' (MOFs) poreux possèdent des propriétés exceptionnelles en stockage de gas, catalyse, drug delivery... Les MOFs fluorés semblent encore plus prometteurs pour certaines applications spécifiques.Un des principaux verrou pour l'amélioration de leurs propriétés reste la compréhension de leur formation. Bien que le phénomène de cristallogenèse soit étudié depuis des années, la synthèse rationnelle de matériaux est encore limitée par l’existence de méthodes de caractérisation structurale de suffisamment haute résolution qui permettraient de décrire à la fois les parties périodiques et non-périodiques des cristaux, directement reliées à leur conditions de formation. Si les méthodes de diffraction ont apporté de nombreuses contributions, elles ne permettent toutefois de proposer que des modèles structuraux ‘moyens’ et ont beaucoup de difficulté à décrire, pour les nanoporeux, les agents responsables de la géométrie des pores, les ‘templates’. C’est pourquoi, afin de lever ce verrou scientifique, des nouvelles méthodes de caractérisations de très haute résolution sont indispensables. A cause de son caractère beaucoup plus local, la résonance magnétique nucléaire (RMN) en phase solide est apparue comme l’une des techniques phare, en complément de la diffraction, pour répondre aux spécificités des matériaux poreux comme les zéolites ou les MOFs. La clé du succès de la RMN est la résolution accessible sur les signatures spectrales RMN des caractéristiques structurales d’un matériau. Si monter en champ magnétique et en fréquence de rotation à l’angle magique (ultra-fast MAS) est une des possibilités pour obtenir de la résolution, elle est néanmoins extrêmement couteuse et donc limitée à quelques centres RMN haut champs en France et en Europe, et difficilement utilisable pour acquérir les nombreuses expériences RMN nécessaires pour comprendre les matériaux nanoporeux. Nous avons récemment montré qu’une alternative pour retrouver la résolution dans des échantillons fluorés est d’utiliser des sondes RMN à irradiations multiples, efficaces même a des champs magnétiques et fréquences de rotation MAS modérés. Pour étendre les domaines d’application de ces techniques pour la description de matériaux fluorés de plus en plus complexes, quelques améliorations clés sont nécessaires: 1) l’addition sur les sondes de mesure RMN de canaux d’irradiation et une plus grande flexibilité dans les fréquences accessibles. Cela permettra d'élargir le type de noyaux mesurables simultanément. 2) des sondes plus robustes, les spécifications en termes de puissance radio-fréquence (RF) augmentant avec la multiplication du nombre de canaux. Cela ouvrira l'accès à des epériences RMN de plus haute dimensionalité (> 2D). 3) la transposition de ces sondes aux haut champs magnétiques. La technologie de sonde développée avec succès par l’entreprise Bruker Biospin depuis quelques années a atteint ses limites et l’amélioration de la robustesse et l’efficacité des sondes ne peut se faire que par un changement radical de technologie. Ces limitations ont un impact important sur toute la communauté RMN car elles représentent une barrière à la course aux hauts champs magnétiques et aux sondes à usages multiples. Les limites électroniques ont été identifiées par Bruker, les nouveaux développements existent déjà et l’entreprise a affiché se volonté de faire tous les efforts nécessaires pour effectuer ce changement clé de technologie de sondes. C’est donc l’objet de ce projet ANR IRMMAF que d’accompagner Bruker dans sa démarche en montrant des exemples de faisabilité des sondes à irradiations multiples en termes de résolution, en développant des méthodes RMN adaptées couplées à de la théorie spectroscopique pour mieux comprendre et maitriser tous les effets des irradiations multiples. En appliquant ces nouvelles techniques et méthodologies, nous espérons accéder à de nouvelles informations structurales sur des matériaux fluorés lamellaires ou nanoporeux.

Le but du projet AZUR (“Nanosondes Auto-Super-Résolutives”) consiste à mettre en œuvre des nano-objets fluorescents et photochromes possédant des propriétés de photoactivation pour jouer le rôle de nanosondes intrinsèquement super-résolutives en imagerie de fluorescence. En effet, l’accès aux observations nanométriques subdiffractives par microscopie optique est actuellement un domaine de recherche extrêmement actif et prometteur. Dans ce cadre, notre programme scientifique nous permettrait d’ouvrir une nouvelle méthode de microscopie subdiffractive de pointe, accessible à faible coût à l’aide d’un simple microscope confocal de fluorescence. Nous envisageons de combiner astucieusement des molécules photochromes et fluorescentes à l’échelle nanométrique afin de permettre des interactions efficaces conduisant à l’émergence d’effets collectifs. La caractéristique essentielle de telles nanosondes consiste à montrer des propriétés originales d’émission, déclenchée sous un flux lumineux au-delà d’un seuil donné. Dans cette perspective, nous envisageons (1) d’appliquer une stratégie générale pour la conception des nanoparticules multifonctionnelles intégrant des assemblages mixtes de chromophores au sein de nanoplateformes de silice polyvalentes ; (2) de comprendre les mécanismes à l’origine des effets coopératifs afin d'identifier les principaux paramètres chimiques, photophysiques et optiques conduisant aux propriétés de photoactivation ; et finalement (3) de démontrer que les nanosondes ainsi optimisées présentent le comportement souhaité à l’échelle de la particule unique pour réaliser de l’imagerie de fluorescence super-résolutive à partir des propriétés des nanosondes elles-mêmes, et de valider clairement ce nouveau concept. Par conséquent, AZUR est un projet multidisciplinaire de recherche fondamentale, impliquant des aspects à la fois conceptuels et techniques, avec un potentiel élevé de valorisation innovante dans des champs applicatifs variés tels que la biologie, la médecine et la science des matériaux. Notre équipe de recherche, constituée de jeunes experts issus de disciplines complémentaires, nous paraît parfaitement adaptée pour garantir le succès de ce projet ambitieux.

La diversité des fleurs est le résultat le plus spectaculaire de l’évolution des Angiospermes (ou Plantes à fleurs) et a joué un rôle majeur dans leur succès et diversification. Pourtant, l’évolution des fleurs, à l’échelle des Angiospermes, est encore mal connue. Ce projet propose d’étudier l’évolution florale chez les Magnoliidae, un vaste groupe monophylétique composé de 10 000 espèces réparties dans quatre ordres (Canellales, Laurales, Magnoliales, Piperales). Les Magnoliidae possèdent des structures florales remarquablement diversifiées, contrairement aux Monocotylédones et aux Eudicotylédones caractérisées par des plans d’organisation florale relativement conservés. Afin de reconstruire les processus évolutifs, développementaux et écologiques qui ont façonné la diversité florale des Magnoliidae actuelles, nous proposons de : (1) reconstruire une phylogénie robuste et datée pour le groupe en combinant une approche d’échantillonnage dense (271 genres x 12 gènes), une approche phylotranscriptomique (20 espèces), et plusieurs calibrations issues du registre fossile du groupe ; (2) créer une base de données de traits floraux des Magnoliidae réunissant données de la litérature et observations nouvelles au MEB et µCT-scanner, et tester les corrélations entre caractères floraux ainsi qu’entre morphologie florale, vecteurs de pollinisation et taux de diversification ; (3) caractériser les transcriptomes floraux de 20 espèces par RNA-Seq et déterminer les territoires d’expression de gènes floraux connus et nouveaux. Élucider l’histoire et les mécanismes de la diversification florale chez les Magnoliidae n’est pas seulement une fin en soi, mais est également essentiel pour comprendre l’évolution des toutes premières fleurs ainsi que l’origine des Monocotylédones et des Eudicotylédones.

Les équations classiquement utilisées permettant de décrire le transport et les écoulements en milieux poreux multi-échelles et très hétérogènes dépendent très fortement de la distribution des échelles présentes. Le but de ce projet est de développer un ensemble de schémas numériques à la fois stables, robustes et efficaces qui permettent l’étude de deux processus primordiaux en milieux poreux dans lesquels les échelles multiples sont difficilement négligeables : la dispersion et les écoulements de fluides complexes. En effet, si la majeure partie du transport s’effectue dans les régions de plus fortes vitesses, les régions de très faible perméabilité peuvent augmenter très significativement le temps de résidence. Celles-ci induisent alors une importante dissymétrie des courbes de restitution. Le transport non-Newtonien dépend également très fortement de la distribution des échelles dans la mesure où celle-ci contrôle la répartition du cisaillement. Au cours des deux dernières décennies, les méthodes de type Boltzmann sur réseau sont devenues très populaire pour résoudre les écoulements et les transports en milieux poreux. Cela est dû à plusieurs facteurs. Le premier est que ces méthodes permettent très facilement d’implémenter des géométries complexes comme les milieux poreux. On peut également citer leur bonne performance en calcul parallèle. Cependant, un des inconvénients majeurs de ces méthodes est qu’il est très difficile d’améliorer leur précision. En particulier, une analyse rigoureuse montre la possible présence d’importantes erreurs numériques lorsque la résolution du maillage est insuffisante. Ceci est particulièrement vrai pour le schéma BGK, le plus populaire dans la communauté. Si, en principe, la solution la plus simple serait d’augmenter la résolution, cette solution n’est souvent pas applicable dans les milieux poreux très hétérogènes. En effet, lorsque plusieurs échelles sont présentes, ce sont les plus petites échelles qui imposent la taille du maillage. Une forte résolution à toutes les échelles n’est alors pas possible pour des raisons techniques (Mémoire RAM, temps de calculs…). Les objectifs de ce projet sont doubles : 1) De proposer un ensemble de schémas numériques basés sur des techniques de Boltzmann sur réseau permettant de décrire les écoulements Newtonien et non-Newtoniens et leurs transports associés en milieux poreux fortement hétérogènes. Ces nouveaux schémas seront complétés par des expériences de références impliquant des méthodes diverses (RMN, PIV, micro-CT, courbes de restitution…) 2) Ces nouveaux schémas numériques nous permettront ensuite de prédire des équations effectives régissant les écoulements et le transfert à des échelles supérieures. Nous effectuerons également des expériences en milieux poreux synthétiques et réalistes (roches, colonne de sols…)

L'utilisation d'équations aux dérivées partielles (PDE) en Economie et en Sciences Sociales est un champ de recherche relativement jeune. Les théories du Transport Optimal* (OT) et des Jeux à Champs Moyens (MFG) ont, dans ce contexte, reçu une attention soutenue. La formulation "Dynamique des Fluides" (CFD) du Transport Optimal est fortement liées à la structure, plus générale, des équations MFG. Les deux théories (OT et MFG) forment la base mathématique de notre proposition. L'effort de recherche correspondant dans le domaine des méthodes numériques et des algorithmes reste dispersé et essentiellement académique. Dans le même temps le nombre de problèmes de modélisation et questions d'analyses mathématiques et numériques augmentent à un rythme rapide. La conception de solveurs efficaces est un obstacle qui, pour être surmonté, nécessite l'intervention combinée de numériciens, de spécialistes de calcul scientifique ainsi que d'économistes et mathématiciens. La transition de ces modèles numériques vers des outils de simulation industriels sera difficile sans ces développements numériques et expérimentaux. La simulation numérique est également un outils indispensable pour proposer et étudier de nouveaux modèles académiques. Dans le but de combler le fossé existant entre théorie et simulations numérique, applications académiques et industrielles; nous proposons de réunir dans ce consortium des économistes, des mathématiciens appliqués et des spécialistes de calcul scientifique. Nous entendons réaliser et livrer deux librairies de solveurs dédiées respectivement au MFG/OT dynamique et OT statique. Les modèles de mouvement de foules avec congestions basés sur les MFG et le OT ont atteint un degré de maturité suffisant pour pouvoir envisager de réaliser un logiciel multi-solveur/multi-modèles. Ceci constituera un test grandeur nature pour l'intégration des librairies mentionnées précédemment. Les deux objectifs de ce logiciels sont de comparer/comprendre ces modèles innovants de congestion et de fournir un prototype à des collaborations industrielles**. Dans une perspective différente, notre partenaire industriel ZELIADE va développer un logiciel dédié aux bornes sur les prix de produits dérivés "model-free". Ceci en collaboration avec la partie académique du consortium. Il s'agit dune application nouvelle du OT qui devrait avoir un impact industriel direct en finance. Dans une approche académique plus classique, nous attaquerons finalement plusieurs nouveaux modèles en économie où les librairies de solveurs MFG et OT pourront servir de base à des simulations numériques, en particulier : - De nombreux marchés sont des marchés de biens de qualités indivisibles : maison, travail, mariage ... Du point de vue théorique la détermination des équilibres sur ces marchés est équivalente à un certain problème OT (dans lequel le coût traduit les préférences des acheteurs et des vendeurs). Du point vue empirique ceci permet de déduire des informations sur les préférences des appariements observes; il s'agit la d'un problème inverse. - Le modèle principal-agent, central en économie, revient à minimiser un coût sous une contrainte d'incitation des agents. Dans le cas simple d'une utilité bilinéaire, il s'agit de minimiser une fonctionnelle intégrale sous une contrainte de convexité. Le OT a permis récemment d'identifier des conditions suffisantes d'unicité pour des utilités générales. -------------- * Aussi connu comme le problème L2-Monge Kantorovich. ** La tache de coordination inclut explicitement l'intention de nouer des contacts avec des programmes public/industriels. Notre partenaire industriel MFGlabs sera également actif sur la valorisation de cette tâche.