Projets

La turbulence, définie comme l’état hors-équilibre des systèmes à grand nombre de degrés de liberté, n’est pas un concept restreint à la mécanique des fluides. Un ensemble d’ondes dispersives en interaction non-linéaire est également qualifié de turbulent : c’est la « turbulence d’ondes », attendue dans de nombreux domaines, de la mécanique quantique à l’astrophysique. Un cadre théorique à cette « autre » turbulence a été développé dès les années 60 et les travaux de Zakharov focalisés sur la limite faiblement non-linéaire. Au cours des deux dernières décennies, cette « théorie de la turbulence faible » (TTF) a rencontré un succès croissant dans les systèmes mécaniques 2D tels que les ondes à la surface des liquides et les ondes de flexion dans les plaques élastiques. La situation est plus complexe lorsque les ondes se propagent dans le volume d’un fluide : turbulence hydrodynamique et turbulence d’ondes sont alors intriquées. Cette situation est attendue dans les fluides stratifiés ou en rotation qui permettent respectivement la propagation des ondes internes de gravité et des ondes inertielles, ingrédients clés de la dynamique des océans et de l’atmosphère. L’étude de la turbulence d’ondes dans ces systèmes est un domaine seulement naissant, rendu techniquement plus complexe par la nature anisotrope et tridimensionnelle des champs de vitesse. Indépendamment, approcher le régime de turbulence d’ondes dans ces systèmes constitue un défi qui a en pratique rarement été réalisé. En conséquence, la pertinence de la TTF dans ces systèmes reste une question ouverte. Notre objectif premier est d’atteindre expérimentalement et numériquement le régime de turbulence d’ondes dans des fluides en rotation et/ou stratifiés. Pour cela, nous allons mettre en œuvre un ensemble d’expériences et de simulations numériques favorisant faible non-linéarité et injection de l’énergie dans des ondes, une stratégie significativement différente de la plupart des travaux passés. L’effort coordonné des 4 partenaires, explorant des systèmes différents mais supposés développer des comportements similaires, est un élément clé du projet. Au LPENSL et au FAST, nous allons mettre en place plusieurs expériences dans l’eau faisant appel à des plateformes tournantes de précision et/ou à une stratification en densité. Celles-ci permettront la mise en œuvre de générateurs d’ondes sophistiqués injectant l’énergie dans des ondes faiblement non-linéaires. D’autres expériences seront menées dans l’hélium liquide à l’Institut Néel, dans un cryostat installé sur une plateforme tournante en 2016 et dans lequel des mesures de vélocimétrie par image de particules seront possibles. Ce dispositif extrêmement complexe techniquement tirera profit de la faible viscosité de l’hélium liquide pour accéder à des régimes inexplorés de non-linéarités faibles devant la rotation et fortes devant les effets visqueux. Au LMFA, nous réaliserons parallèlement des simulations numériques directes où forçages ou conditions initiales injecteront l’énergie dans des ondes faiblement non-linéaires. Pour atteindre les hautes résolutions spatio-temporelles nécessaires à l’analyse des données, nous allons mettre en œuvre des dispositifs de vélocimétrie à plusieurs caméras dans les expériences et faire appel à des moyens de calcul haute-performance pour les simulations. La finalité du projet est de réaliser une analyse statistique coordonnée de l’ensemble des données produites dans le but de démêler systématiquement les ondes des structures fortement non-linéaires. L’objectif final est de tester, pour la première fois en détail, la pertinence de la théorie de la turbulence d’ondes et de ses prolongations fortement non-linéaires pour décrire les écoulements turbulents 3D. Ce projet a pour ambition de produire une percée dans la compréhension de la turbulence d’ondes tridimensionnelle qui est un ingrédient clé des écoulements géophysiques et donc des prévisions météorologiques et climatiques.

La turbulence intervient dans la plupart des écoulements géophysiques ou astrophysiques, ainsi que dans de nombreux procédés industriels. Son principal effet est d’augmenter les transferts de masse ou d’énergie au sein de l’écoulement, de façon bénéfique par exemple pour le mélange, mais souvent au détriment de l’efficacité dans de nombreux procédés. Généralement, la turbulence transfert l’énergie des grandes vers les petites échelles. Comparées aux petites échelles, les grandes échelles des écoulements turbulents ont été peu étudiées. Le but de ce projet est donc d’étudier les propriétés des grandes échelles en turbulence, définies ici comme les échelles plus grandes que celle du forçage. Nous proposons d’étudier expérimentalement et numériquement deux systèmes modèles. Le premier est la turbulence hydrodynamique tridimensionnelle et le second est la turbulence d’ondes de gravité à la surface d’un fluide. Nous développerons deux expériences de grande taille dans lesquelles un écoulement ou des ondes seront forcées à petite échelle. Les difficultés attendues concernent la possibilité d’injecter de manière contrôlée suffisamment d’énergie à des échelles petites devant la taille du système. Nous prévoyons des solutions alternatives afin de contourner ces difficultés si nécessaires. Les deux systèmes que nous considérons ont à priori des propriétés différentes à grande échelle. En turbulence tridimensionnelle, le flux d’énergie moyen vers les grandes échelles est nul, tandis qu’un flux (d’action d’onde) est prédit pour la turbulence d’onde gravitaire. En étudiant ces deux systèmes, nous étudierons donc les deux cas possibles de présence ou d’absence de flux vers les grandes échelles. Afin d’étudier le lien entre le champ à grande échelle et les transferts d’énergie, il est important de déterminer le bilan énergétique. Nous souhaitons aller au-delà des propriétés moyennes et étudier les aspects dynamiques. Pour cela nous implémenterons des mesures précises de la puissance injectée et développerons une nouvelle méthode optique, basée sur la spectroscopie de lumière diffusée, qui permettra la mesure instantanée de la puissance dissipée par viscosité. En turbulence hydrodynamique 3D, en raison de l’absence de flux d’énergie moyen vers les grandes échelles, on peut s’attendre à ce que ces échelles soient à l’équilibre statistique, c’est-à-dire en équipartition. La confirmation expérimentale de cette prédiction nous amènera à modéliser les grandes échelles avec les méthodes de la mécanique statistique à l’équilibre. En particulier, notre projet devrait permettre de définir la température effective des grandes échelles d’un écoulement turbulent, d’en prédire les événements rares, ou les propriétés statistiques des fluctuations de puissance injectée. Nous nous attendons à ce que de tels concepts soient valides pour les grandes échelles de la turbulence tridimensionnelle et nous testerons dans quelle mesure ils s’appliquent, au moins partiellement au système d’ondes turbulentes. Enfin ces résultats seront testés et comparés à ceux obtenus par des simulations numériques. Ces simulations seront nécessairement restreintes à des domaines de paramètres limités mais seront très utiles car elles pourront donner accès à des grandeurs difficiles à mesurer expérimentalement.

Ce projet de recherche HEXSIGE s’appuie sur notre découverte récente d’un procédé de transformation de phase dans les nanofils de Si et Ge sous contrainte. Le procédé mis au point permet d’obtenir des hétérostructures d’allotropes cubique-3C et hexagonal-2H de manière quasi-périodique le long d’un fil. Cette nanostructuration ouvre un champ nouveau de propriétés et de fonctionnalités à explorer. HEXSIGE est un projet de recherche à caractère fondamental avec deux objectifs : (1) étude des propriétés mécaniques des fils de Si et Ge et des effets de taille, identification de la force motrice de la transformation de phase et compréhension des mécanismes impliqués dans la transformation. Outre une avancée des connaissances sur la plasticité des nanofils, cette étude permettra d’optimiser le procédé de synthèse de nanofils hétérostructurés 3C/2H. (2) acquérir des données de base sur les propriétés physiques de la structure Ge-2H et Si-2H et sur le nanofil hétérostructuré 3C/2H pour identifier les applications potentielles. Une approche expérimentale systématique associée à des calculs théoriques sera développée pour étudier les propriétés électroniques, optiques et vibrationnelles. Parmi l’ensemble des paramètres à quantifier, une attention particulière sera portée sur la détermination de la largeur de gap des phases 2H (donnée essentielle encore absente dans la littérature). L’autre aspect important consiste à analyser les conductivités thermiques et électriques des nanofils hétérostructurés. Le projet bénéficie du savoir-faire du C2N en croissance et en procédés technologiques sur les nanofils et de l’expertise reconnue des 5 partenaires (C2N, SOLEIL-synchrotron, LPS, INL, LOMA) en caractérisation des nanomatériaux. Le succès du projet est assuré par la complémentarité des différents outils de caractérisation qui seront utilisés et la spécificité de certains d’entre eux. Citons entre autre, l’analyse infrarouge (IR) qui sera utilisée pour sonder d’une part les propriétés optiques et électroniques des phases Ge-2H et Si-2H en mesurant l’absorption des porteurs libres dans la gamme du moyen et proche IR, et d’autre part les propriétés vibrationnelles en mesurant l’absorption de phonons dans le lointain IR. Le futur microscope EQUIPEX CHROMATEM pourra enfin permettre d’accéder, par analyse de perte d’énergie d’électrons, à des mesures de gap de faible largeur (tel qu'attendu) dans les nanostructures. Il permettra également la détermination du caractère direct ou indirect des gaps. Enfin, des mesures de photoluminescence seront menées pour compléter cette étude par l’analyse de l’alignement de bandes dans l’hétérostructure 3C/2H. Nous déploierons diverses techniques complémentaires de caractérisations électriques, thermiques et thermoélectriques pour évaluer les propriétés de conductivités en relation avec les caractéristiques structurales des nanofils hétérostructurés. Pour les mesures thermoélectriques, un nouvel équipement sera implémenté sur l’AFM pour accéder à l’ensemble des paramètres thermoélectriques dont le coefficient Seebeck. Ce développement spécifique, nécessaire dans le cadre du projet HEXSIGE, répond à un besoin de l’ensemble de la communauté « thermoélectricité » et devrait être utile plus généralement à des applications nanoélectroniques. Notre procédé original de transformation de phase dans les nanofils Si et Ge a ouvert dans notre laboratoire (C2N) un thème de recherche original et prometteur. Le projet HEXSIGE a l’ambition de promouvoir cette thématique à l’échelle nationale et de la développer rapidement pour conserver notre avance dans le domaine. La nouvelle hétérostructure 2H/3C synthétisée dans des nanofils offre évidemment de nouvelles fonctionnalités que le projet permettra d’identifier.

Le projet HighEneCh ANR vise à initier et à organiser une collaboration entre des spécialistes de la spectroscopie d’électrons (SOLEIL, UMPC-LCP-MR), de la chimie des rayonnements (CEA-NIMBE), des systèmes micro fluidiques (CEA-NIMBE) et de simulation de dynamique moléculaire ab-initio (UMPC-IMPMC), dans le but d’approfondir les connaissances fondamentales des différents mécanismes impliqués dans la chimie en milieux aqueux induite par des photons de haute énergie. Pendant les 48 mois du projet HighEneCh, à l'aide d'approches complémentaires, le consortium souhaite obtenir une vision globale de la radiolyse de l'eau pure et de mélanges eau / biomolécules, irradiés avec des rayons X-mous/durs, en mettant particulièrement l'accent sur les effets chimiques liés à l’ionisation en couche interne. L'irradiation avec des photons de haute énergie produit des espèces chargées et neutres qui sont à l’origine des dommages biologiques, via des processus directs et indirects. L'originalité de notre consortium est de combiner des méthodes de quantification de pointe pour la détection d'espèces radicalaires avec la spectroscopie d’électrons sur des liquides, le tout soutenu par des simulations, afin d’élucider les mécanismes fondamentaux de l'interaction de photons de haute énergie avec des biomolécules entourées d’eau. La détection des radicaux sera basée sur des méthodes de piégeage chimique qui seront utilisées pour quantifier la production de radicaux OH et HO2, dans des conditions d'irradiation différentes. Dans un premier temps, les études d'irradiation seront réalisées en partie avec une version améliorée d'une chambre expérimentale mobile (IRAD), qui intégrera une nouvelle cellule microfluidique, afin d'avoir un contrôle parfait des conditions anaérobies. Les études de spectroscopie d’électrons sur les liquides seront réalisées à l’aide d’une nouvelle chambre mobile (MultiSpec), où un microjet liquide à recyclage sera couplé avec des spectromètre d’électrons. La récupération de l'échantillon irradié est cruciale pour le projet, car elle permettra d’effectuer des mesures analytiques hors ligne (rendement de fluorescence, spectrométrie de masse) sur cet échantillon. Nous prévoyons également de recycler la solution, dans un système en boucle fermé, afin d'augmenter progressivement la dose moyenne et de suivre son évolution chimique. Nous envisageons également d 'appliquer des techniques de coïncidence à la spectroscopie d’électrons sur les liquides, pour identifier clairement les différentes structures des spectres Auger et ainsi mieux comprendre les effets du solvant, lors des processus de désexcitation du trou créé en couche interne. Nos études iront de l'eau pure à des mélanges d'eau et de biomolécules comme le 5 ribose phosphate et le 2-désoxyribose 5-monophosphate, une molécule biomimétique du squelette de sucre-phosphate de l’ADN. L’étroite collaboration avec des théoriciens sera un élément précieux. Nous allons étudier les premiers moments de la dissociation des molécules d'eau ionisées et de sucres phosphates dans de l’eau, sur une échelle allant de la femto à la picoseconde. Pour étayer les résultats expérimentaux de la production de radicaux HO2 dans de l'eau pure, nous modéliserons d’abord la dynamique induite par l’ionisation de l’oxygène en couche K, à partir de configurations impliquant une molécule d'eau doublement ionisée et une autre, distante de quelques nanomètres de la première, étant simplement ionisée. En effet, les électrons (Auger, photoelectron) sont éjectés avec une énergie cinétique de quelques centaines d'électrons-volts ; leur libre parcours moyen étant de quelques nanomètres dans l'eau, cette configuration est donc très probable dans le cas d’une ionisation en couche interne. Les résultats, simulés par des méthodes de dynamique Moléculaires ab initio, seront utilisés comme données d'entrée pour la simulation «Kinetic Monte-Carlo» qui permet d'étudier la chimie intervenant jusqu'à la microseconde.

La miniaturisation des composants électroniques à base de semiconducteur pourrait atteindre ses limites ses limites physiques fondamentales au cours de la prochaine décennie. Dans ce contexte, l’électronique supraconductrice est l’une des alternatives les plus prometteuses, offrant à la fois des cadences d’opération élevées et de faibles énergies de commutation. Les défis à relever incluent le développement de mémoires supraconductrices de hautes capacité, l’extensibilité et l’interfaçage avec les systèmes électroniques à température ambiante. La détection optique et la manipulation des nano-objets individuels ont révolutionné de nombreux champs de recherche, permettant des découvertes fondamentales et des percées technologiques. Cependant, en dépit d'un grand potentiel, la combinaison de ces concepts photoniques de pointe avec la supraconductivité n'a jamais été explorée. Le but de ce projet est d’explorer et d’exploiter l’entrejeu entre la nano-optique, le magnétisme et la supraconductivité à l’échelle submicrométrique pour extraire les propriétés fondamentales d’états supraconducteurs spécifiques et d'établir les bases du contrôle optique du transport Josephson. Plus précisément, nous développerons la manipulation optique de vortex d'Abrikosov individuels pour le contrôle rapide de dispositifs supraconducteurs; combinerons l'optomagnétisme avec la supraconductivité pour la génération optique de quanta de flux par effet Faraday inverse; et démontrerons la réalisation de dispositifs de jonctions de Josephson dans de simples films supraconducteurs éclairée par une lumière structurée. Ce projet ouvrira des perspectives fascinantes pour la conception d'une nouvelle génération de dispositifs supraconducteurs ultra-rapides, à faible dissipation et optiques. Ses concepts fondamentaux et ses méthodes expérimentales auront un impact significatif sur l'électronique supraconductrice et s'étendront au-delà, comme par exemple au contrôle des textures de spin dans les systèmes hybrides, ou au piégeage et la manipulation d’atomes ultra-froids dans les puces supraconductrices

L'appariement de fermions est le mécanisme microscopique au cœur de la supraconductivité conventionnelle. Dans le modèle de Bardeen-Cooper-Schrieffer (BCS), la paire de Cooper est formée de deux électrons d'impulsions opposées. En conséquence, la robustesse de l'état supraconducteur est intimement liée à la stabilité des paires et aux corrélations en impulsion. Un tel appariement est également considéré à l'origine de la supraconductivité non conventionnelle, mais une identification claire du type d'appariement dans les supraconducteurs à haute Tc reste encore à apporter plus de 30 ans après leur découverte. Malgré son rôle central dans la description microscopique de la supraconductivité, l'absence d'un détecteur approprié a empêché l'observation de ces corrélations à deux particules en impulsion, dans les supraconducteurs conventionnels et non conventionnels. L'accès à ces signaux ouvrirait de nouvelles possibilités pour étudier la formation et la stabilité de l'appariement non-conventionnel. Au-delà de l'exemple des paires Cooper, la mesure des corrélations en impulsion permettrait une confrontation originale de théories à N corps microscopiques à partir des premiers principes. Dans le projet QUORUM, nous proposons une approche originale, basée sur la détection d'atomes individuels dans l'espace des vitesses, pour mesurer les corrélations en impulsion dans des états à N corps. Notre méthode de détection unique est basée sur les propriétés spéciales des atomes d'hélium métastables (sa grande énergie interne et sa masse légère). Elle nous permet de reconstituer atome par atome les positions tridimensionnelles et les corrélations dans l'espace des impulsions. Ces capacités nous ont récemment permis d'observer la déplétion quantique dans un condensat de Bose, un effet quantique emblématique à N corps. L'objectif central de QUORUM est d'étendre les investigations actuelles avec les bosons à l'isotope fermionique Hélium-3. Tout en installant progressivement l'Hélium-3 sur l'appareil, notre premier objectif est de valider notre approche avec l'isotope bosonique Hélium-4. Nous testerons notre détecteur original en étudiant la physique de Bose-Hubbard sur réseau. Nous aborderons ensuite des questions de recherche ouvertes liées aux états fondamentaux à N corps (par exemple, la nature de la phase de verre de Bose), aux transitions métal-isolant (corrélations entraînant la transition de Mott) et à la dynamique à N corps hors-équilibre (dans un gaz 1D après un quench en interaction). S'appuyant sur la «boîte à outils atomique» développée par la communauté des gaz quantiques, des hamiltoniens de complexité croissante seront réalisés grâce aux réseaux optiques, aux résonances de Feshbach et au désordre optique (speckle). Notre objectif de réaliser une mer de Fermi d'atomes d'Hélium-3 dans un piège optique est très innovateur. Il représente un grand effort expérimental qui permettra l'utilisation de résonances magnétiques de Feshbach. Cela nous amènera à étudier les interactions résonantes en onde p et les appariements non conventionnels dans un gaz polarisé d'Hélium-3. Notre objectif final, l'observation de corrélations en impulsion en onde p, constituera une percée scientifique importante. Touchant à des questions délicates de la physique à N corps, des collaborations avec des groupes théoriques sur les différents aspects du projet sont planifiées. Cela inclut l'utilisation des techniques les plus avancées de calcul quantique de Monte-Carlo. Un effort théorique important sera également consacré à l'étude des interactions résonnantes en onde p et à l'appariement de fermions dans un gaz d'Helium, en soutient des expériences.. L'observation directe de corrélations en impulsion en onde p ouvrira la voie à l'étude de la stabilisation des paires et de la superfluidité non conventionnelle.

Le projet DIRAC3D vise à accroître radicalement la connaissance expérimentale et théorique des semi-métaux 3D de Dirac et de Weyl qui ont récemment émergé et représentent actuellement un captivant terrain de jeu pour la physique de la matière condensée fondamentale et appliquée. Nous proposons une véritable exploration de leurs propriétés électriques et optiques dans une large gamme de champs magnétiques, à l'aide d'outils avancés de transport électrique et de spectroscopie optique, du Terahertz à la gamme spectrale visible. Nous analyserons leurs propriétés physiques uniques, dues à la présence de particules tridimensionnelles sans masse aux nœuds de Dirac et de Weyl, ainsi qu’à celle d’états de surfaces caractéristiques. Les expériences proposées, soutenues par une modélisation théorique appropriée, nous permettront de caractériser en détail les bandes coniques tridimensionnelles (formes, isotropies, gammes d'énergie...) dans des matériaux de Dirac et de Weyl sélectionnés (en l’occurrence dans Cd3As2, TaAs, ZrTe5 ou ZrSiS). D'autres activités expérimentales comprendront par exemple la recherche d'excitations optiques spécifiques liées à la présence d’arcs de Fermi et d’états massifs aux surfaces de ces semi-métaux de Dirac et de Weyl, ou encore l’exploration du phénomène de magnétorésistance linéaire observé de manière générique dans les matériaux 3D à structures de bandes coniques. Nos objectifs ultimes incluent la découverte de preuves catégoriques de l'anomalie chirale dans les semi-métaux de Weyl et l'exploration des fascinantes propriétés optiques et électriques des semi-métaux de Dirac et de Weyl, dont le potentiel applicatif à long terme est également pertinent.

Le projet rassemble des expérimentateurs et des théoriciens de Toulouse (LCAR UMR 5589, LPT UMR5152) et Orsay (LPTMS 8626). Nous proposons une nouvelle approche aux expériences d’atomes froids, où une complexité contrôlée rend le système très polyvalent. La complexité sera construite au cours du projet à partir de différents phénomènes physiques : effet tunnel, chaos, localisation quantique et interaction. Cela nous permettra non seulement d’étudier de nouveaux régimes de physique fondamentale (des systèmes désordonnés aux systèmes fortement corrélés) mais aussi de créer de nouveaux outils pour manipuler les atomes froids dans des régimes inaccessibles actuellement. Dans ce but, nous nous focaliserons sur un système d’atomes froids piégés dans un réseau optique 1D, dont l’amplitude et la phase sont contrôlées dans le temps. Grâce à une modulation d’amplitude, le réseau est habillé par le chaos ce qui conduit à un espace des phases où des îlots réguliers sont séparés par une mer chaotique. L’effet physique central utilisé sera l’effet Tunnel Assisté par le Chaos (CAT), qui présente des résonances permettant de changer par des ordres de grandeurs l’amplitude tunnel entre deux îlots, et ce sur une gamme restreinte de paramètres (ici la fréquence de modulation du réseau). Nous démontrerons ces fortes variations et caractériserons la distribution des résonances, jamais observées avec des atomes froids. Ensuite, nous augmenterons progressivement le degré de complexité en ajoutant des effets de localisation quantique et d’interactions. Ces nouveaux ingrédients n’ont jamais été considérés dans ce contexte. Leur inclusion constitue un défi théorique et expérimental. Le transport entre îlots réguliers peut être modifié de diffusif à localisé, conduisant à de nouveaux régimes d’effet tunnel qui seront caractérisés par leurs distributions. En particulier, nous utiliserons le CAT comme signature claire de la multifractalité, propriété cruciale de la transition de localisation difficile à observer expérimentalement. Nous construirons aussi une théorie des effets des interactions sur le CAT. Nous commencerons par le régime non-linéaire associé à un grand nombre d'atomes par site du réseau, en revisitant par exemple l'effet Josephson dans le régime chaotique. Nous accèderons ensuite au régime fortement corrélé en utilisant le dispositif expérimental avec un réseau optique 3D. Sur la base de ces résultats fondamentaux, nous développerons de nouvelles techniques pour manipuler les atomes froids dans des réseaux optiques. L’habillage par le chaos offre la possibilité fascinante de créer des amplitudes de saut à longue portée. En présence d'interaction, le CAT permet également de modifier de façon drastique le rapport entre amplitude de saut et force des interactions avec des résonances similaires aux résonances de Feshbach. Ces nouveaux outils, reposant sur la physique universelle du CAT, sont indépendants de l’espèce atomique et peuvent également être facilement transposés en 2D et 3D. De par leur degré de contrôle, ces outils permettront d’élargir les possibilités offertes par les systèmes d’atomes froids et en particulier d’accéder à des modèles physiques et des régimes inaccessibles jusqu’à présent. Les trois partenaires comprennent une équipe expérimentale d’atomes froids, une équipe théorique spécialiste de localisation d'Anderson, à l'interface avec les expériences et une équipe théorique experte du CAT et des effets à plusieurs corps. Les partenaires apportent des compétences clés de leurs domaines d'expertise complémentaires.

Ce projet implique des théoriciens en physique statistique et en matière condensée. Il s'inscrit à la suite de notre percée récente dans l'application de la théorie des matrices aléatoires (RMT) à la physique des fermions ultra-froids piégés. Il vise (i) à développer de nouvelles méthodes théoriques pour décrire la statique et la dynamique des atomes froids dans des pièges, (ii) à explorer les connections entre les modèles de fermions libres et une grande variété de modèles étudiés en physique statistique, et (iii) à étudier, avec des groupes expérimentaux, la possibilité de comparer nos prédictions au bord du gaz de Fermi avec des résultats expérimentaux. Les progrès récents des microscopes quantiques et dans la réalisation des pièges rendent ce projet réaliste et opportun. Notre but est de démarrer une synergie entre deux vastes communautés (atomes froids et RMT) qui ne se rencontrent pas actuellement. Ce projet ambitieux sera renforcé par l'organisation d'un workshop et d'une école. Même en l'absence d'interactions, les fermions montrent des effets collectifs quantiques dus au principe de Pauli. Les microscopes de Fermi permettent aujourd'hui d'explorer ces corrélations quantiques dans la limite du gaz libre, en imageant directement le gaz de fermions avec une résolution à l'échelle atomique. Le piège induit l'existence d'un bord pour le gaz de Fermi, où la densité est faible et où les fluctuations quantiques et thermiques sont donc importantes. La description des corrélations spatio-temporelles près du bord présente un défi important pour la théorie. En effet, les méthodes traditionnelles, comme l'approximation de densité locale, ne sont valides qu'au centre du piège et échouent à décrire la physique près du bord. Au plan théorique, nous avons récemment démontré que la RMT fournit des outils analytiques nouveaux pour décrire le gaz de Fermi piégé, y compris dans le régime de fluctuations fortes près du bord. Une prédiction remarquable de la RMT est que la fluctuation de la position du fermion le plus à droite dans un piège harmonique unidimensionnel à T=0, est gouvernée par la distribution de Tracy-Widom (TW), qui apparaît dans de nombreux autres problèmes, par exemple la croissance d'interfaces. Comme on ne peut pas ignorer les fluctuations thermiques dans les expériences d'atomes froids, il est crucial de calculer les observables au bord à température finie, un des buts majeurs de ce projet. Ceci sera réalisé en s'appuyant sur nos progrès récents qui nous permettront de calculer plusieurs autres observables statiques et dynamiques au bord, en toute dimension. Etant donnée l'existence de relations entre les fermions libres et une grande variété d'autres problèmes, nos résultats pourront être transposés utilement à d'autres domaines. Ce projet vise également à proposer des expériences sur les atomes froids, où nos résultats théoriques pourraient être testés. Les progrès récents dans le développement des microscopes quantiques et la possibilité de modifier avec une grande précision les interactions atomiques ainsi que la forme des potentiels de piège ouvrent un large champ de possibilités à l'interface entre physique théorique et des expériences en physique atomique. Nous proposons d'interagir avec des groupes expérimentaux, notamment avec le groupe d'I. Bloch à Garching ou le groupe de C. Salomon au LKB-ENS. Le consortium est composé de trois équipes théoriques (LPTMS, LPTENS, LOMA) qui ont collaboré activement. Ces partenaires sont des experts internationalement reconnus en physique théorique, statistique et en matière condensée. Etant données leurs expertises complémentaires, ils sont très bien placés pour mener ce projet avec succès accompagné d'un impact important. Nous demandons à recruter un postdoc, pour deux ans, localisé pour un an au LPTMS et pour un an a l'ENS pour accroître la synergie entre les équipes.

Le but du projet est une étude expérimentale et théorique des skrymions (textures de spin topologiques) dans des systèmes à effet Hall quantique (électrons 2D dans un champ magnétique fort). Plus spécifiquement, nous étudierons, par la microscopie à effet tunnel résolue en spin, des skyrmions dans le graphène, où un autre "pseudospin" dû à la double dégénérescence de vallée accompagne le spin physique des électrons. Le graphène offre ainsi l'unique possibilité d'étudier des skyrmions combinant les deux types de spin dans des textures plus exotiques, des skyrmions SU(4). De premiers résultats théoriques indiquent une signature claire de ces skyrmions dans l'occupation électronique des sous-réseaux, accessible spectroscopiquement. En effet, les électrons du niveau de Landau zéro, qui nous intéressent plus particulièrement ici, sont caractérisés par un pseudospin qui coincide avec le sous-réseau -- un skyrmion de pseudospin est ainsi équivalent à une texture dans l'occupation de sous-réseau. Afin d' identifier clairement les skyrmions SU(4), on a besoin d'une analyse détaillée des effets de désordre ainsi que des mécanismes de piégeage. Cette étude ainsi qu'une étude et mesure des ondes de spin autour des skyrmions est une partie centrale de ce projet. À plus long terme, nous envisageons l'étude de ces textures au bord de l'échantillon. Les expériences seront menées à l'Université RWTH d'Aix-la-Chapelle, Allemagne, tandis que la composante française (CNRS) au LPS, Orsay, fournira les études théoriques nécessaires.

Le but de ce projet est de réaliser une caractérisation expérimentale des processus de relaxation induits par l’absorption de radiations dans le domaine de l’ultraviolet du vide (VUV) pour des molécules et espèces radicalaires présentes dans les milieux astrophysiques tels que le milieu interstellaire, les atmosphères planétaires et les comètes. Les expériences envisagées seront effectuées à l’Institut des Sciences Moléculaires d’Orsay (ISMO) ainsi que sur la ligne DESIRS du synchrotron SOLEIL. Ces deux environnements scientifiques nous permettront d’utiliser tous les outils nécessaires pour réaliser des études complètes sur les molécules et radicaux ciblés par notre projet. Une de nos priorités sera d’étudier les molécules (azo)-carbonées ainsi que l’ammoniac (NH3) dans le but de fournir des données fiables aux communautés des astrophysiciens et astrochimistes. Des données quantitatives telles que des rapports de branchement de photodissociation, des sections efficaces d’absorption et d’ionisation seront mesurés pour la première fois. En particulier, nous nous intéresserons à la caractérisation des espèces radicalaires comportant du carbone et/ou de l’azote pour lesquelles très peu d’informations sont disponibles dans la littérature. Les spectres et résultats expérimentaux seront confrontés à des calculs théoriques effectués par des partenaires de l’ISMO ou un collaborateur de l’ULB (Belgique). Le soutien financier demandé permettra de finaliser la construction du premier laser pulsé accordable à haute résolution dans le domaine du VUV en France. Ce système sera la pièce maitresse du montage expérimental qui sera utilisé à l’ISMO. La complémentarité de ce nouveau laser avec les sources VUV déjà existantes dans l’environnement du plateau de Saclay (ligne DESIRS, centre laser CLUPS) viendra renforcer la position de l’Université Paris-Saclay parmi les principaux acteurs au niveau mondial dans le domaine de la spectroscopie moléculaire VUV et de la photodynamique.

L’accroissement de la précision des mesures expérimentales au Grand Collisionneur Hadronique (LHC) du CERN exige des prédictions théoriques plus précises. Les amplitudes de diffusion constituent l’outil théorique fondamental. Au sein de la physique des particules le domaine de recherche sur "Amplitudes" est consacré au calcul, à l'étude et à l'application des amplitudes de diffusion. Son émergence est due aux nouvelles techniques théoriques, dites de «méthodes sur la couche de masse», qui ont mené à des progrès spectaculaires. Notre projet vise à développer une nouvelle génération de méthodes pour calculer les quantités physiques nécessaires au programme expérimental du LHC. Il créera également de nouveaux liens vers des domaines de recherche connexes en physique théorique et en mathématiques. Le projet formera également des scientifiques plus jeunes, ce qui leur permettra d'acquérir des compétences utiles dans de vastes domaines de recherche fondamentale et appliquée. Nous développerons des méthodes pour les amplitudes de QCD; et nous utiliserons la théorie de Yang-Mills maximalement supersymétrique, comme un laboratoire pour le développement d'outils et la recherche de nouvelles structures mathématiques en théorie quantique des champs. Nous avons organisé quatre objectifs principaux, que nous avons répartis en 12 tâches. Notre premier objectif est de développer de nouvelles méthodes pour calculer des observables physiques telles que des sections efficaces différentielles qui évitent le problème habituel des singularités infrarouge aux étapes intermédiaires des calculs. Nous poursuivrons cet objectif par des tâches consacrées au calcul des sections efficaces pondérées par l'énergie au-delà de deux boucles en QCD et en théorie de super-Yang-Mills maximale; pour les calculer à couplage fini dans ce dernier cas; et pour relier ces quantités entre les deux théories. Notre deuxième objectif est d'explorer la structure analytique et algébrique des amplitudes de diffusion à couplage fini dans la limite planaire en théorie de super-Yang-Mills maximale. À cette fin, nous exploiterons l'intégrabilité, la dualité AdS/CFT et la représentation des amplitudes par des boucles Wilson polygonales de type lumière. Nous poursuivrons cet objectif par l'étude de la factorisation de Regge des amplitudes de diffusion à couplage fini; le calcul des amplitudes à couplage fort; et par appliquer une technique de triangulation nouvelle aux fonctions de corrélation et aux amplitudes. Notre troisième objectif est de mieux comprendre les structures surprenantes entre amplitudes, telles que les relations Bern-Carrasco-Johansson et Kawai-Lewellen-Tye. A cet effet nous exploiterons les propriétés des amplitudes en théorie des cordes. Nous poursuivrons cet objectif par l’obtention de relations cinématiques entre amplitudes; en exhibant la structure analytique des intégrales de Feynman et en développant de nouvelles méthodes d’évaluation; et par des calculs eikonaux en théorie de Yang-Mills et en gravité. Notre quatrième objectif est de développer de méthodes nouvelles de calcul d’amplitudes et des sections efficaces pour des calculs de haute précision au LHC, en appliquant des idées issues des autres objectifs. Nous utiliserons les développements de la méthode d’unitarité généralisée pour les amplitudes aux ordres supérieurs en boucle; les nouvelles approches numériques pour évaluer les intégrales de Feynman; et une nouvelle façon de gérer les divergences infrarouges intermédiaires dans l'intégration sur l’espace des phases. Le projet s’inscrit dans l’esprit des méthodes ayant menées à des progrès importants dans les « Amplitudes »: effectuer des calculs explicites à la frontière de ce qui est réalisable révèle de nouvelles propriétés et structures; une compréhension plus approfondie des fonctionnalités découvertes conduit à de nouvelles techniques, dont l'application permet des calculs nouveaux et même plus difficiles, en créant un cercle vertueux.

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

Depuis l’origine de nos ancêtres les grands singes (hominoïdes) dans les forêts tropicales africaines il y a 25 Ma, au Néogène, la tectonique des plaques a considérablement modifié le paysage, à travers la fermeture et l’ouverture de détroits (Est-Tethys, Fram, Central American Seaway, ...), la disparition d’une vaste mer épicontinentale (Para-Téthys) et diverses orogenèses (Rift Africain, Andes, Rocheuses, ...). De plus, les variations du contenu atmosphérique en CO2 et les fluctuations orbitales plus rapides ont également affecté l’environnement et le climat des ancêtres de l’Homme. Dans quelles mesures les changements environnementaux survenus au cours du Néogène sont-ils responsables de la dispersion et de la radiation de nos ancêtres ? Tester l'importance du facteur climatique sur une large échelle temporelle et spatiale est crucial car le climat est souvent présenté comme moteur principal de l'évolution et des dispersions de nos ancêtres. Cette hypothèse, jamais directement testée, reste cependant débattue. En utilisant les outils de modélisation les plus performants pour simuler les changements climatiques, de végétation et de niches écologiques, ce projet vise à quantifier l'impact des changements climatiques et environnementaux sur les distributions des grands singes (hominoïdes) et des homininés au cours des temps géologiques. Pour valider les simulations numériques, ce projet s'appuie sur un effort important de synthèse de données paléontologiques et paléoenvironnementales. On s’intéressera, en particulier, à la «Saga des Grands Singes», qui, profitant d’un réchauffement climatique relativement bref (entre 17 et 15 Ma) dans une longue tendance au refroidissement sur l’ensemble du Néogène, vont coloniser le Sud de l’Europe, depuis leur berceau africain. Puis, à mesure du refroidissement de la fin du Miocène, ils vont migrer jusqu’à l’Asie du Sud-Est. Cette phase va s’achever au Tortonien, il y a 7 Ma. A partir de là, on s’intéressera uniquement au continent africain et à l’évolution de nos ancêtres jusqu’à l’émergence du genre Homo, depuis 7 Ma jusqu’à 1.8 Ma. Le continent est alors soumis à la phase terminale de la surrection du rift Africain et aux fortes fluctuations de moussons pilotées par les variations de paramètres orbitaux (précession). Les simulations numériques, prenant en compte à la fois les variations tectoniques, celles du contenu en CO2 et enfin, les oscillations orbitales, permettront de calculer les changements climatiques et de végétation associés, jusqu’à de fines échelles spatiales (50km), en combinant modélisation à haute résolution et downscaling statistique. Cette séquence de modélisations permettra de caractériser les niches écologiques des hominoïdes et homininés. Les résultats de ces modèles et leur validation par les données (faunes et flores) feront émerger, pour la première fois, des périodes où la pression environnementale a été déterminante, et d'autres où elle n'a été que contingente. Le consortium est composé de 4 partenaires de la recherche publique française, qui ont les complémentarités requises pour réaliser un tel projet s’articulant autour de 4 axes : 1) produire les simulations climatiques et de végétation pour le Néogène (CEREGE/LSCE) , 2) appliquer une descente d'échelle (downscaling) à ces simulations pour s'adapter à l'échelle spatiale de définition des niches écologiques (CEREGE/LSCE), 3) évaluer les dynamiques de niches écologiques et le rôle de l'écologie dans les évènements de dispersion (PACEA) et enfin, 4) produire les données et bases de données qui permettront de valider les simulations climatiques et de végétation (iPHEP/CEREGE). La constitution de la base de données faunistiques (hominoïdes et homininés inclus) sera effectuée par l'iPHEP. Notre approche pluridisciplinaire, fondée sur l’utilisation de modèles (climat, végétation, niches) et de données (faune et flore) établira, pour la première fois, des scénarios cohérents de la dispersion de nos ancêtres.

Plus d’un siècle après leur découverte, l’origine des rayons cosmiques est encore une question essentielle pour l’astrophysique des hautes énergies. La composition chimique des rayons cosmiques est dominée par des protons, pour des énergies de particule inférieures à ~1 PeV, alors que les noyaux plus lourds deviennent importants à des énergies plus élevées. Ceci implique que les sources des rayons cosmiques galactiques soient des PeVatrons de protons, tenant compte aussi de l’indication qui place la transition de rayons cosmiques galactiques à extragalactiques à des énergies qui dépassent largement le PeV. Le but de ce projet est d’identifier les sources des rayons cosmiques à l’énergie du PeV à travers l’observation de multi-messagers (rayons X, rayons gamma, neutrinos) par les instruments présents et futurs.

Le projet a pour but de comprendre la réponse des magnétosphères et exosphères planétaires à des événements solaires extrêmes, en particulier lorsque des éjections de masse coronale (CME), et le choc interplanétaire se trouvant en amont, interagissent avec les environnements planétaires. A la Terre, ces événements peuvent provoquer de graves tempêtes géomagnétiques, qui peuvent affecter l'électronique des satellites, le GPS et les communications radio, induire une forte activité aurorale et aussi des courants géomagnétiques. Malgré ces effets importants, les études sur les processus temporelles ayant lieu au cours de ces tempêtes solaires sont relativement limitées pour les autres environnements planétaires, puisque la plupart des observations in situ sont limitées à un seul satellite, ce qui rend impossible de séparer les processus relevant des échelles spatiales de celles relevant des échelles temporelles. En s’appuyant sur l’exemple terrestre, on cherchera à caractériser l’impact de ces évènements sur d’autres planètes telluriques, comme Mars et Mercure, et à déterminer l’érosion associée de leur atmosphère et/ou de leur surface. Les principaux objectifs scientifiques de TEMPETE sont : a- La caractérisation de la réponse magnétosphèrique à des évènements solaires extrêmes b- L’évaluation des impacts de ces phénomènes sur la haute atmosphère/exosphère (Mars & Mercure) c- La détermination des échelles de temps caractéristiques gouvernant l’interaction de ces évènements extrêmes avec les objets faiblement magnétisés (Mars), possédant une magnétosphère confinée (Mercure) et une magnétosphère à plus grande échelle (Terre). Une approche numérique, complétée par une analyse combinée avec les observations spatiales, est proposé pour répondre à ces objectifs. Deux modèles couplés globaux de simulation des enveloppes neutres superficielles (modèle EGM) et de l’environnement ionisé (modèle LatHyS) seront utilisés et adaptés afin de décrire l’interaction et suivre l’évolution temporelle d’un événement solaire extrêmes avec les environnements planétaires (Mars, Mercure, Terre). De récentes observations spatiales fournissent de nombreuses informations que l’on analysera avec une approche de planétologie comparée et à l’aide de simulation numérique afin de comprendre comment ces événements intenses, et leurs chocs interplanétaires, peuvent affecter des objets célestes ayant des propriétés différentes. De nouveaux outils seront développés pour les modèles d’exosphère et de magnétosphère, et le post-traitement/visualisation des résultats associés, afin d’inclure des aspects novateurs tels que le suivi de l’évolution temporelle de ces environnements, les interactions choc (interplanétaire) – choc (planétaire),…

Le magnétisme galactique et l’étude du fond diffus cosmologique en polarisation sont deux grands thèmes de recherche très actifs de l'astrophysique et de la cosmologie. Le projet BxB a l'ambition de réaliser des avancées majeures dans ces deux domaines en rapide évolution. En combinant observations (polarisation de la poussière, de l'émission synchrotron et rotation Faraday), simulations numériques et modélisation théorique, nous proposons de (1) construire le premier modèle 3D du champ magnétique ordonné dans le voisinage solaire, (2) d'obtenir une description statistique du milieu interstellaire (MIS) magnétisé, et (3) d'établir sur une base physique un modèle des avant-plans galactiques polarisés au fond diffus cosmologique. Un tel modèle est requis pour optimiser la séparation entre les polarisations Galactique et cosmologique, et quantifier les incertitudes dans la recherche des ondes gravitationnelles primordiales. Pour atteindre ces objectifs en temps opportun et dans un contexte compétitif, nous avons élaboré un programme bâti sur une combinaison unique de données et d’expertises. Notre plan de travail innovera l'état de l'art de la recherche sur ces questions dans trois directions. (i) Nous étendrons l'information 3D sur la structure en densité du MIS dans le voisinage solaire dérivée de grands relevés stellaires, y compris le relevé astrométrique de Gaia, à la cartographie du champ magnétique Galactique. (ii) Nous introduirons une nouvelle approche dans l'analyse des données et des simulations numériques, qui nous permettra de décrire de manière statistique la hiérarchie de structures, cohérentes et anisotropes, qui caractérisent le MIS magnétisé. (iii) Nous établirons un lien entre l'astrophysique des avant-plans polarisés et la quête des modes B primordiaux du CMB, un défi souligné dans la feuille de route française pour la science du CMB. Le projet BxB aura un impact durable sur l’étude du magnétisme Galactique, et une contribution essentielle à une grande question en cosmologie et physique fondamentale.

L'initiative 4 pour mille promeut la séquestration du carbone organique dans les sols pour améliorer leur fertilité, s'adapter aux changements climatiques et réduire les émissions de gaz à effet de serre, en ciblant les sols agricoles en priorité. Il est alors nécessaire de comprendre et prédire la capacité des sols à stocker du carbone organique. Le carbone organique des sols ayant des temps de résidence très hétérogènes, la durabilité du stockage doit être évaluée. Par conséquent, l'atténuation soutenue des changements climatiques par la gestion du COS exige des méthodologies de routine fiables prévoyant l'évolution des stocks de COS. Le potentiel de stockage de carbone d'un sol peut être défini comme le gain maximal de COS pouvant être atteint pour un climat donné, une gestion des sols donnée et un horizon temporel défini (temps pour atteindre un nouvel équilibre ou 20 ans). À ce jour les différentes méthodes disponibles (ex. Tier 1 à 3 de l’IPCC) ont rarement été comparées pour une diversité de sols, ni avec l’approche de saturation de C. En outre, les modèles de dynamique du C sont limités par le manque de calibration de leurs compartiments cinétiques, pour lesquels des indicateurs sont nécessaires. Le projet vise à: • développer et tester des méthodes d’estimation de la taille des compartiments cinétiques du C ; • développer et comparer différentes méthodes pour estimer le potentiel C de stockage de C ; • déterminer la persistance du C stocké, en particulier due à son association avec les minéraux du sol. Le projet associe 6 partenaires, aux expertises complémentaires (processus, biogéochimie, pédologie, chimie, modélisation, agronomie, bases de données et réseaux de surveillance, statistiques spatiales et cartographie (Ecosys, Grignon, Laboratoire de Géologie Paris, Infosol Orléans, LSCE Gif sur Yvette, Institut de Géologie Paris et AgroImpact Laon). Le projet combine mesures, expérimentations et modélisation. Il s’appuie sur des essais de longue durée au champ très documentés (agriculture de conservation, apports de produits résiduaires organiques, prairies temporaires) et considère la diversité des sols agricoles dans un petit territoire (plaine de Versailles), dans une Région (Centre) et dans des sites du réseau français de mesure de la qualité des sols (RMQS). Des méthodes de fractionnement physique seront comparées à la pyrolyse Rock-Eval pour identifier des indicateurs de compartiments cinétiques du COS et leur pertinence sera évaluée grâce à des essais de longue durée où la dynamique du COS peut être mesurée (abondance naturelle en 13C, datation 14C). L’évolution des stocks sera modélisée avec RothC et Century, modèles largement utilisés à l’échelle internationale et avec un modèle plus simple, AMG, calibré pour des sols agricoles français. Plusieurs approches seront comparées pour estimer le potentiel de stockage de C: (i) une approche statistique (identifiant dans un territoire les sols ayant les stocks de C les plus élevés); (Ii) une approche de Tier 2 (appliquant des facteurs d'émission basés sur la littérature); (iii) une approche de modélisation (modélisation de l'effet de changements de pratiques) et (iv) une approche de saturation en C (quantifiant le COS stabilisé en raison de son association aux particules fines du sol). Les résultats du projet permettront de proposer un cadre méthodologique pour estimer le potentiel de stockage SOC des sols agricoles qui pourraient être utilisés dans d'autres contextes pédoclimatiques et compareront la capacité de plusieurs pratiques agricoles à augmenter les stocks SOC Et stabiliser la matière organique. Une attention particulière sera accordée au développement de la coopération internationale (organisation d’ateliers dédiés) et à la diffusion auprès de la communauté scientifique, des étudiants et auprès des acteurs (ex: conseil agricoles, entreprises, responsables de la mise en œuvre des politiques climatiques à l'échelle territoriale).

Les écosystèmes océaniques couvrent 70% de la surface planétaire et fournissent des services écologiques essentiels. Ils sont responsables de la séquestration du carbone dans l’océan profond. Ils ont un rôle majeur sur le CO2 atmosphérique et le climat. Ils sont le siège d’une riche biodiversité comprenant des grands poissons prédateurs, dont l’exploitation constitue une source de revenus et/ou de protéines pour des centaines de millions de personnes dans le monde. Les thons constituent l’essentiel de ces ressources, avec des captures annuelles atteignant 7.7 millions de tonnes et une valeur de 40 milliards de US$. Mais le changement climatique menace ces écosystèmes et les précieux services qu’ils fournissent. Il modifie la température de l’océan, sa stratification et sa circulation. Il pourrait entraîner l’expansion de vastes régions hypoxiques et l’absorption du carbone anthropogénique provoque une acidification des eaux. De plus, le changement climatique a des conséquences négatives sur la production primaire, sur laquelle reposent écosystèmes et biodiversité. Le changement climatique pousse les écosystèmes océaniques vers des états inédits, aux conséquences inconnues pour les pêcheries et leurs économies, et de possibles rétroactions sur le système climatique via l’altération de la pompe biologique à carbone. Dans ce contexte, le développement de stratégies politiques adaptées est urgent et requiert une analyse approfondie des socio-écosystèmes océaniques. Il s'agit d’anticiper les menaces et les opportunités engendrées par le changement climatique et d’intégrer les processus en jeu dans des scénarios d’aide à la décision, pour une gouvernance durable des ressources océaniques intégrant les changements du climat. Afin d’aborder ces défis dans une perspective scientifique, CIGOEF vise à analyser et projeter la dynamique du socio-écosystème océanique, du climat aux marchés thoniers. Pour réaliser cet objectif ambitieux, CIGOEF s’appuiera sur des avancées récentes en matière de modélisation couplée (projet ANR MACROES) pour simuler et analyser les effets cumulatifs de multiples facteurs climatiques et non climatiques sur les socio-écosystèmes océaniques. MACROES a initié l’incorporation d’une représentation des écosystèmes marins au sein du modèle du Système Terre de l’IPSL. Le modèle couplé représente simultanément le climat et les dynamiques atmosphériques et océaniques associées, la biogéochimie marine, les écosystèmes et la répartition spatiale de l’effort de pêche. Il n’a pas d’équivalent internationalement. CIGOEF explicitera le rôle des bactéries et des organismes gélatineux dans le système, deux éléments d’une importance fonctionnelle essentielle qui ont pour le moment été ignorés. Il améliorera et intègrera des éléments qui ont été développés indépendamment afin de représenter les populations thonières océaniques, la bio-économie des flottilles de pêche qui les exploitent et les marchés thoniers mondiaux. Le modèle couplé sera utilisé pour étudier les processus en jeu et développer des scénarios. Ainsi, CIGOEF étudiera les effets du changement climatique sur la boucle bactérienne et les organismes gélatineux à l’échelle globale et leur rétroaction sur le cycle du carbone et le système climatique. Par ailleurs, CIGOEF étudiera les impacts du changement climatique sur les ressources thonières, les pêcheries et les marchés, en quantifiant leur vulnérabilité et en étudiant différentes stratégies d’adaptation et de gouvernance à l’aide de scénarios intégrés. Ceux-ci seront développés conjointement avec le CLIOTOP Scenario Task Team. Afin d’assurer leur diffusion la plus large, les scénarios simulés seront accessibles online via un Model and Data Sharing Tool (MDST) et synthétisés au sein d’un Synthetic Indicator Panel (SIP). Les scénarios d’évolution développés constitueront une importante contribution aux efforts internationaux de l’IPCC et de l’IPBES.

Les arbres forestiers sont des organismes sessiles et pérennes jouant un rôle écologique majeur des milieux terrestres. Ils ont développé une grande sensibilité aux variations environnementales et un fort potentiel d'adaptation en relation avec à leur important niveau de variation génétique et une remarquable plasticité phénotypique. Cependant, un déclin de la forêt a été observé ces dernières années à la suite d'épisodes de sécheresse et de températures élevées, qui devraient devenir plus fréquents à l'avenir, en raison du changement climatique. Les études portant sur l'adaptation des arbres ont principalement porté sur la contribution de la variation structurale à l'adaptation locale. De manière surprenante, les mécanismes épigénétiques sont restés peu étudiés chez les arbres à ce jour, en dépit de leur importance possible dans des organismes à longue durée de vie, où ils faciliteraient des modifications phénotypiques rapides en réponse aux changements environnementaux. Dans ce contexte, la méthylation de l'ADN a été étudiée de manière approfondie dans la plante modèle Arabidopsis thaliana et plusieurs espèces cultivées, et elle a montré des effets intégrés sur l'expression des gènes et les phénotypes. Quelques études impliquant des partenaires EPITREE ont déjà montré que les approches épigénomiques sont utiles pour améliorer notre compréhension du développement et la réponse aux contraintes environnementales des arbres forestiers. Cependant, aucune étude épigénomique des populations d'arbres forestiers n'a été publiée, malgré la valeur démontrée de cette approche émergente chez Arabidopsis. De plus, les variations épigénomiques sont particulièrement pertinentes pour les études sur les méristèmes des arbres, qui sont les centres de la morphogenèse pour des traits spécifiques aux arbres comme la régulation de la dormance des bourgeons et la xylogenèse secondaire (formation du bois). Nous proposons ainsi d’étudier deux espèces modèles complémentaires possédant de larges ressources génomiques et d'intérêt économique: le peuplier et le chêne. L'objectif général d’EPITREE est d'étudier l'impact d’une marque épigénétique, la méthylation de l'ADN, l'expression de gènes et la variation allélique en relation avec l'adaptation des arbres forestiers à leur environnement local et leur plasticité phénotypique. En particulier, nous explorerons les avantages que pourrait apporter le fait de prendre en considération les marques épigénétiques en plus des polymorphismes génétiques et des phénotypes dans l'amélioration et la caractérisation des ressources génétiques. Ce projet vise donc à fournir une preuve de concept sur deux grandes essences forestières, dans le but de répondre aux objectifs ambitieux des améliorateurs forestiers et des gestionnaires des ressources génétiques. À cette fin, EPITREE réunit des experts en épigénétique des arbres, génomique, statistiques, modélisation mathématique, amélioration et écophysiologie. EPITREE atteindra ses objectifs au travers de cinq workpackages (WP): (WP1) Identification de régions candidate pour l'analyse épigénomique par séquençage bisulfite; (WP2) Caractérisation de l'étendue de la variation épigénomique dans des populations naturelles et ses conséquences fonctionnelles, en utilisant les régions candidates préalablement identifiées et une approche basée sur la capture de séquence suivie de séquençage de type bisulfite; (WP3) Caractérisation de l'étendue de la plasticité épigénomique en réponse aux contraintes environnementales et à ses conséquences fonctionnelles; (WP4) Modélisation des relations multi échelles entre des traits quantitatifs et leurs déterminants moléculaires et (WP5) Coordination et diffusion des résultats du projet auprès de la communauté scientifique internationale, de réseaux scientifiques ou professionnels, des étudiants et du grand public.

Dans un article d'opinion récemment publié dans Trends in Ecology & Evolution, nous prédisons qu’une approche de surveillance biologique de dernière génération, écologique et à une échelle globale, émergera dans la prochaine décennie, permettant de détecter les changements des écosystèmes de façon précise, économique et générique. Le séquençage nouvelle-génération (NGS) de l’ADNs fournirait les abondances relatives des unités taxonomiques opérationnelles ou de fonctions écologiques dans les divers environnements de la planète Terre. Les méthodes d'apprentissage automatique (machine-learning) permettraient ensuite de reconstituer les réseaux écologiques d'interactions depuis ces données brutes provenant des NGS, afin de détecter et de prédire les changements dans les écosystèmes. Dans ce projet de surveillance biologique nouvelle génération (NGB), nous examinerons comment des échantillons NGS provenant de cinq écosystèmes distincts et soumis à un changement global peuvent être utilisés pour reconstituer les réseaux d'interactions écologiques hypothétiques associés à ces écosystèmes à l’aide de l’apprentissage automatique. Nous confronterons ensuite ces réseaux reconstruits aux connaissances actuelles sur ces systèmes afin de tester la validité d’un tel couplage des approches NGS et de l’apprentissage automatique pour la construction de réseaux écologiques. Ces tests iront de l'examen de certaines interactions particulièrement bien établies à des comparaisons plus détaillées à l’échelle du réseau, en s’appuyant sur des réseaux écologiques déjà connus et construits selon des approches classiques de construction de réseaux. Les cinq systèmes avec lesquels nous travaillerons constituent une gamme représentative des échelles organisationnelles, des facteurs de perturbation et de la qualité des données attendues dans une approche NGB. Ainsi le projet permettra de déterminer si des changements dans les écosystèmes (induits par les invasions biologiques, les maladies, la conservation, la gestion des écosystèmes et le climat) peuvent être détectés au moyen d'une approche NGB, depuis les réseaux microbiennes jusqu’aux réseaux d’interaction invertébrés (macro-biome). Ce projet demandera d’outrepasser une diversité de difficultés techniques, développementales et écologiques auxquels est confrontée l'élaboration d'une telle approche NGB, comme la qualité variable des bases de données NGS, les biais taxonomiques, les erreurs d'identification, les données riches en zéro et les distributions d'abondance asymétriques. Nous allons également élaborer des approches statistiques appropriées à la détection des changements dans les écosystèmes, ainsi que déterminer l’effort et la puissance nécessaire pour les programmes de biosurveillance. Finalement, nous envisageons le développement d'échantillonneurs autonomes qui collecteraient des acides nucléiques de l’environnement et transfèreraient les données de séquences NGS vers le nuagique (cloud computing) afin de reconstruire les réseaux d’interactions automatiquement. Un grand nombre de ces échantillonneurs permettrait une surveillance biologique globale des principaux écosystèmes terrestres, et ce avec une haute résolution spatiale et temporelle, révolutionnant ainsi notre compréhension du changement des écosystèmes.

Cotesia typhae nov sp. (Hymenoptera : Braconidae) comme agent de lutte biologique contre un ravageur en recrudescence en France, la sésamie du maïs Sesamia nonagrioides (Lépidoptera : Noctuidae). Il répond à quatre faits d’actualités : 1/ la découverte d’une nouvelle espèce de Cotesia strictement inféodée à S. nonagrioides en Afrique, et apte à se développer sur des populations européennes du ravageur ; 2/ l’expansion de la sésamie en France suite à une succession d’hivers doux, causant des pertes de rendement et de qualité du maïs ; 3/ la difficulté de traiter chimiquement la seconde génération du ravageur, suite à l’évolution de la réglementation phytosanitaire; 4/ l’intérêt croissant pour une nourriture plus saine. Jusqu’à présent, les tentatives d’utiliser un ennemi naturel endémique en France contre la sésamie ont échoué. C. typhae est un agent de lutte prometteur car (i) une espèce sœur, Cotesia flavipes, est produite et commercialisée au Brésil pour lutter contre la pyrale de la canne à sucre ; (ii) on s’attend à une absence de risque pour des espèces non cibles compte tenu de la stricte spécificité de C. typhae. Dans ce contexte, nous proposons un programme en cinq parties. 1/ Evaluation des risques et bénéfices d’une introduction de C. typhae dans l’environnement en France, dans le cadre de la réglementation mise en place en 2012 pour l’introduction sur le territoire français de macro-organismes utiles à la protection des plantes. Nous étudierons les d’attaques de C. typhae sur des lépidoptères non décrits comme hôtes, mais présents dans les zones à traiter, et la possibilité que le parasitoïde s’acclimate. 2/ Etude des mécanismes et facteurs de variation du succès reproducteur de C. typhae, du comportement au gène. Les résultats amélioreront la compréhension des processus biologiques de la reproduction, et permettront d’identifier la souche la plus prometteuse pour une production et utilisation à échelle agronomique. 3/ Tests de l’efficacité de C. typhae contre S. nonagrioides en petites parcelles de maïs, sous serres « insect-proof » pour respecter l’obligation de confinement de l’insecte exotique. Le protocole sera adapté de celui utilisé pour C. flavipes en champs de canne à sucre. 4/ Développement des méthodes de production de l’insecte hôte et du parasitoïde dans la perspective de l’industrialisation et de la commercialisation et étude de faisabilité économique. La cinquième partie sera consacrée à la coordination du projet et à ses aspects juridiques. Le consortium rassemble 2 laboratoires de recherche publique travaillant sur l’écologie, l’évolution et la physiologie des insectes (EGCE et IRBI) et 2 partenaires de droit privé : l’entreprise Bioline (groupe InVivo), seule entreprise française ayant un service R&D sur les macro-organismes pour la protection biologique des plantes contre les ravageurs, et l’institut technique Arvalis en charge du suivi sanitaire des plantes céréalières et fourragères, des tests de méthodes de protection et production, et de l’information des agriculteurs. Ces quatre partenaires ont élaboré ensemble les différentes parties et les développeront en collaboration. CoteBio est une première étape vers l’utilisation de C. typhae comme agent de bio-protection du maïs contre S. nonagrioides. Ce projet permettra d’acquérir les données nécessaires à la demande d’autorisation d’introduction de C. typhae dans l’environnement en France. Il s’agit de proposer un agent de lutte biologique pour protéger de grandes surfaces de maïs et de diminuer d’autant le recours aux insecticides chimiques qui augmente avec l’expansion de la sésamie. CoteBio apportera de plus de nouvelles connaissances des processus comportementaux et moléculaires qui régissent le succès reproducteur et l’adaptation à un nouvel environnement. De telles connaissances sont essentielles à la maîtrise des méthodes de lutte biologique.

Dans un avenir proche, l’adoption de structures multifonctionnelles spécifiquement dédiées à l’automobile (Multifunctional Car Structure: MCS) promet d’avoir un impact significatif sur la capacité des véhicules de nouvelles génération à répondre aux exigences en terme d’écologie émanant de l’environnement socio-législatif actuel. Rendre les éléments structuraux automobiles intelligents en leur permettant de suivre en temps réel leur état de fatigue, de changer de forme à la demande, d’être capable d’agir comme source sonore et ainsi de réduire les problèmes liés aux vibrations permettra d’éliminer quantité de poids, de volume et de pénalisations associées aux approches actuelles qui consistent à concevoir, fabriquer, et maintenir les véhicules et les systèmes fonctionnels séparément. Les modèles actuels ont déjà une structure optimisée pour être légère dans compromettre ses performances. Cependant, la démocratisation des composants structurels de type MCS, de nouvelles réductions de poids et de volumes pourront être envisagées sans pour autant compromettre les performances en termes de résistance aux chocs et à la fatigue et tout en offrant de nouvelles fonctionnalités inédites. Un type de MCS qui apparait comme prometteur et que nous nous proposons d’explorer dans ce projet est la classe des éléments structurels audio (Load-bearing Loudspeakers Structure : LLS). Les LLS font référence à des structures équipées d’éléments actifs tels que des éléments piézo-électriques et permettant un rendu haute-fidélité et spatialisé du son ainsi qu’un contrôle actif du bruit et des vibrations. En termes d’intégration, les LLS peuvent facilement être adaptés aux modèles de voiture déjà existants ou alors intégrés dans les nouveaux développements. Etant donné que l’acoustique joue un rôle majeur dans la conception automobile, une utilisation large les LLS permettra une augmentation de la sécurité et du confort des véhicules. D’un côté, les alertes sonores jouent un rôle vital pour l’automobiliste en attirant son attention et en lui communiquant des informations. Le choix de la modalité auditive permet de plus de réduire l’impact de la distraction du conducteur sur la tache primaire de conduite et donc d’augmenter la sécurité. Par ailleurs, une restitution sonore spatialisée de ces alertes permet de diriger l’attention du conducteur directement vers la source de danger. Dans un premier temps, nous souhaitons utiliser ces surfaces pour générer et spatialiser des sons pour alerter le conducteur d’un éventuel danger. Dans un second temps, ces surfaces fonctionnalisées seront utilisées pour produire une synthèse de front d'ondes avec un nombre réduit de hautparleurs afin de créer un son plus réaliste. En résumé, ce projet propose la fonctionnalisation des surfaces présentes dans l’habitacle d’une voiture dans le but d’améliorer la sécurité et le confort des passagers en répondant aux problèmes scientifiques et industriels suivants: A partir d’une analyse utilisateurs un cahier de charge sera introduit pour ce nouveau type de hautparleurs. Par la suite, des actionneurs piézoélectriques basse consommation seront développés capable de couvrir le spectre audio complète. Cela inclut principalement de rehausser les basses fréquences. La compensation des modes propres et des non-linéarités de la surface est effectuée par un control actif. Ces hautparleurs surfaciques seront intégrés dans un véhicule où des méthodes d’égalisation et de compensation acoustiques garantissent un son équilibré. L’efficacité de l’ensemble du système sera quantifiée grâce à des études utilisateurs. La qualité sonore du système sera comparée qualitativement et quantitativement à un système audio classique. Un scénario de spatialization 3D sonore complétera l’évaluation d’utilisateurs.

Les nanotechnologies représentent une avancée technologique majeure. Leurs objets sont les nanoparticules (NP), qui possèdent des propriétés physiques et chimiques exceptionnelles. La liste des applications actuelles et futures des NP est déjà conséquente, et continue de s'accroitre exponentiellement. En parallèle, des questions sont posées quant à l'éventuelle toxicité pour l'Homme de ces NP, notamment au niveau respiratoire. Les données expérimentales s'accumulent pour témoigner qu'il peut exister des effets adverses après exposition respiratoire aux NP chez l'adulte. Bien qu'il soit largement accepté qu'une exposition pendant la grossesse peut influencer de façon significative le développement fœtal et la maturation post-natale, la toxicité développementale potentielle des NP manufacturées n'a reçu que peu d'attention jusqu'à présent, ce qui reste insuffisant pour l'évaluation des risques chez la femme enceinte et leurs enfants. Ceci représente un enjeu majeur puisqu'il est de plus en plus reconnu que les pathologies respiratoires de l'adulte, telles que la bronchopneumopathie chronique obstructive (BPCO) et la fibrose pulmonaire peuvent résulter d'évènements précoces liés à des expositions périnatales à des agressions extérieures. Ainsi, l'objectif général du projet EarlyNanoPathoLung est 1) d'explorer si l'exposition périnatale à des NP constitue un facteur de risque pour développer une BPCO ou une fibrose pulmonaire à l'âge adulte, et si oui, 2) d'explorer si ce phénomène est transmissible à travers les générations. Pour atteindre nos objectifs, nous avons mis en place un Consortium pluridisciplinaire qui, grâce à son large spectre de compétences devrait permettre une approche complète basée sur l'étude du développement et de la physiopathologie pulmonaires de l'enfant à l'adulte (en incluant les effet transgénérationnels), des potentielles origines placentaires de ces effets, ainsi que le lien entre la présence de NP et leurs caractéristiques physico-chimiques. Le programme scientifique résulte de nos objectifs, et sera divisé en 4 grandes tâches scientifiques ; tout d'abord, nous caractériserons les effets pulmonaires d'une exposition périnatale à différentes NP métalliques jusqu'à l'âge adulte (Tâche #1). Deuxièmement, les effets placentaires de telles expositions seront recherchés (Tâche #2). Troisièmement, nous évaluerons la susceptibilité des petits générés dans la Tâche #1 à développer une BPCO ou une fibrose pulmonaire à l'âge adulte (Tâche #3). Enfin, les effets transgénérationnels de l'exposition périnatale aux NP seront recherchés (Tâche #4). Pour chaque tâche, le lien entre la présence des NP et les effets biologiques observés sera recherché. Une 5ème tâche sera dédiée au management du projet (Tâche #5). Au total, ce programme de recherche devrait permettre non seulement étendre la connaissance actuelle sur la toxicité respiratoire potentielle des NP, mais aussi pourrait mener à l'identification de nouveaux facteurs de risque pour développer une BPCO et/ou une fibrose pulmonaire à l'âge adulte.

Le microbiote intestinal peut être vu comme un organe externe composé de plus de mille espèces de bactéries et champignons, à l’interface entre l’organisme et l’environnement, avec plusieurs fonctions. Il dialogue avec le système nerveux central, ce qui est à la base du concept d’axe intestin-cerveau (ou gut-brain axis). Il affecte le métabolisme de xénobiotiques. Sa sensibilité aux perturbateurs endocriniens (PE), dont plusieurs pourraient entraîner des troubles du système nerveux central, a été peu étudiée, mais des résultats suggèrent un effet possible de composés perfluorés (PFC) sur la diversité alpha du microbiote intestinal, et une étude toxicologique a rapporté un impact de phénols (dont le triclosan, un neurotoxique suspecté) et de phtalates. Ces questions méritent d’être considérées dans les premières années de vie, quand le neurodéveloppement et le développement du microbiote intestinal ont lieu. L’objectif général du projet GUMME est de contribuer à la compréhension des liens entre l’exposition précoce aux PE (PFC, phénols, phtalates) le microbiote intestinal et le neurodéveloppement jusqu’à 3 ans. Les objectifs spécifiques sont : 1) De fournir une description du microbiote intestinal et de son évolution dans les 3 premières années de vie dans de vastes cohortes de la population générale ; 2) Etiologie : a. De confirmer un effet de PFC sur le microbiote intestinal (analyse confirmatoire) b. de décrire une influence possible de l’exposition aux phénols et phtalates sur le microbiote intestinal dans l’enfance (analyse exploratoire) ; c. de décrire l’effet des substances chimiques identifiées dans les étapes 2a et b sur des cultures in vitro des espèces du microbiote intestinal touchées. 3) Lien entre le microbiote infantile et le neurodéveloppement : a. De décrire les liens possibles entre la composition et les fonctions exprimées dans le microbiote intestinal précoce et le neurodéveloppement ; b. En fonction des résultats précédents, de réaliser une analyse de médiation quantifiant la part de l’effet éventuel de PE sur le neurodéveloppement influencée par les variations du microbiote intestinal. Nous nous appuierons sur deux cohortes en population générale bien caractérisées de France (cohorte couple-enfants SEPAGES, >400 familles) et Norvège (cohorte mère-enfants NoMIC, 328 enfants) ainsi que sur une expérimentation in-vitro. Dans les cohortes, des échantillons fécaux ont été recueillis depuis la naissance jusqu’à 3 ans, la composition du microbiote sera estimée par séquençage du gène de l’ARN ribosomal 16S. La cohorte SEPAGES sera utilisée comme réplication pour confirmer un effet de composés perfluorés sur le microbiote intestinal récemment observés dans la cohorte NoMIC, et une expérimentation in-vitro sera mise en œuvre pour confirmer le rôle de PE spécifiques sur les composantes du microbiote identifiées comme altérées dans les cohortes épidémiologiques. Dans la cohorte SEPAGES, l’approche de pooling intra-sujet des échantillons biologiques permettra une caractérisation précise des niveaux pré- et postnataux de deux autres familles de PE dont l’exposition est très fréquente (les phénols, dont 4 bisphénols et le triclosan, et des phtalates, dont le DINCH) et permettra une analyse exploratoire de leurs effets sur le microbiote intestinal. Les liens entre le microbiote intestinal et le neurodéveloppement sera étudié à partir d’approches ciblées et non-ciblées adaptées aux données de haute dimension. Enfin, ces résultats seront combinés dans une analyse de médiation qui quantifiera quelle proportion de l’effet éventuel des PE considérés sur le neurodéveloppement est expliquée par des modifications du microbiote. Le projet GUMME contribuera à l’entrée du microbiote dans la recherche sur l’origine fœtale des maladies. Il permettra un suivi prospectif du développement du microbiote intestinal dans les 3 premières années de vie, et l’étude de ses relations avec des PE très fréquents et le neurodéveloppement.

Des données humaines et animales posent la question d'effets délétères des toxiques environnementaux sur la reproduction féminine, notamment la folliculogenèse, et sur le développement préimplantatoire, théâtre d'une large reprogrammation épigénétique. A partir des données d’exposition pendant la grossesse, nous construirons un modèle d'exposition à un mélange de 7 toxiques environnementaux chez le lapin: l'acide perfluoro octane sulfonique, le dichlorodiphenyldichloroethylene, l'hexachlorobenzene, le di(2-ethylhexyl) phthalate, le bisphenol A, le cuivre et l'arsenic. Le but est d'évaluer si cette exposition durant la folliculogenèse ± le développement préimplantatoire affecte la folliculogenèse, l'embryon préimplantatoire, le placenta et la santé à long terme de la descendance. Une étude pharmacocinétique préliminaire décidera des doses et fréquences d'exposition. Puis, 4 groupes seront constitués : - groupe F (folliculogenèse): lapines exposées au mélange par voie sous-cutanée entre l'âge de 2 semaines (apparition des follicules primordiaux) et 19 semaines (maturité sexuelle) puis inséminées avec du sperme de mâle non exposé - groupe FED (folliculogenèse + développement embryonnaire): idem mais en prolongeant l'exposition jusqu'à 80 h (stade blastocyste) post insémination (p.i) pour décrypter un effet additionnel de l'exposition embryonnaire -groupe ED : exposition uniquement pendant le développement embryonnaire - groupe NE (contrôle): exposées au véhicule seul jusqu' à 80h p.i Le projet se divisera en 3 phases. La phase I cherche à évaluer la folliculogenèse dans les groupes F et NE via des mesures d’hormones stéroïdes ovariennes sanguines, une évaluation ovarienne histologique et immuno-histologique sur 4 marqueurs évaluant la prolifération cellulaire (PCNA), l'activation des follicules pré-antraux (GDF-9) et des enzymes de la stéroïdogenèse (CYP17 et CYP19). L'apoptose folliculaire sera aussi comparée entre les groupes par méthode fluorescente type TUNEL. La phase II vise à déterminer les conséquences des 4 différentes expositions sur l'embryon préimplantatoire. Les embryons seront collectés à 80h p.i pour déterminer leurs stades et la répartition cellulaire entre trophectoderme et masse cellulaire interne dans les blastocystes. Une analyse du transcriptome et du méthylome des blastocystes sera effectuée La phase III évaluera les effets post-implantatoire et à long terme des expositions sur la descendance F1. Après recueil embryonnaire à 80h p.i, les embryons des groupes F, ED et NE seront transférés à des femelles pseudo-gestantes non exposées pour exclure tout effet utérin de l'exposition sur F1. La croissance fœtale sera suivie par échographie puis certaines lapines seront sacrifiées 3 jours avant mise-bas en vue d’une analyse histologique des unités foeto-placentaires et par biologie moléculaire des placentas (transcriptome et méthylome). Après la mise bas d’autres lapines, les lapereaux seront pesés, sexés et leur distance ano-génitale mesurée. Puis les portées seront égalisées à 6 et le développement post-natal suivi mensuellement (courbe de croissance, tension artérielle, paramètres métaboliques sanguins). A 6 mois, le sperme des mâles F1 sera évalué et congelé. Une analyse du méthylome spermatique permettra de détecter la présence d'épimutations spermatiques. Six mâles et 6 femelles F1 (dont l'ovulation aura été induite) seront euthanasiés à 6 mois, leurs gonades étudiées histologiquement. A partir des ovaires, les ovocytes seront utilisés en vue d'une analyse du statut de méthylation de gènes sélectionnés, soumis à empreinte ou non, et les cellules du cumulus en vue d'une étude transcriptome et méthylome. Des tissus somatiques seront stockés. Ce projet doit permettre de distinguer les effets provenant de l'ovocyte (via la folliculogenèse) de ceux provenant de l'embryon, sur les conséquences à long terme d'une exposition à un mélange complexe de toxiques tiré de l'exposome humain pendant la grossesse.

La planification d’actions dans le temps, ou l’anticipation détaillée d’événements futurs proches, est essentielle dans la vie de tous les jours. Un exemple typique de cette capacité d’organisation anticipée nous permet de planifier un rendez-vous : nous pouvons prendre en compte la durée d’un nombre d’activités à réaliser avant le rendez-vous, ainsi que la durée du trajet jusqu’au lieu du rendez-vous. Cette capacité se base sur une représentation de la durée des événements formée par l’expérience. De fait, la formation de mémoires temporelles sous-tend une attente temporelle. Ce postulat implique une relation réciproque entre les mécanismes de mémoire et de traitement temporels en cela que l’appariement temporel d’événements permet leur lien mnésique, et la mémoire permet de suivre le temps qui passe et prédire les événements futurs. L’objectif de ce projet est de comprendre comment des structures connues pour leur implication dans les processus de traitement temporels contribuent aux aspects fondamentaux de la mémoire du temps. Nous ciblons deux aires cérébrales : le striatum et l’hippocampe. Il existe des données convergentes d’imagerie et de neurophysiologie attestant de l’implication du striatum dans la discrimination de durée, en particulier de l’ordre des secondes. Plus récemment, des données électrophysiologiques ont mis en évidence un rôle potentiel de l’hippocampe dans le traitement du temps dans l’ordre des secondes à la minute, notamment lorsqu’il y a discontinuité entre les événements. La littérature suggère que ces deux systèmes pourraient être impliqués dans le traitement du temps et ses composantes mnésiques à différents niveaux d’appréciation temporelle. Une collaboration entre ces structures est possible grâce à la présence de connections anatomiques directes et indirectes entre le striatum et l’hippocampe. Nous faisons l’hypothèse qu’une collaboration entre les deux structures est mise en jeu lorsque la mémoire temporelle est utilisée ou formée. Afin d’identifier les conditions de leur collaboration potentielle, nous allons effectuer des expériences chez le rat et le primate non-humain (Macacca mulatta), en utilisant des outils complémentaires (comportement, électrophysiologie, optogénétique et immunohistochimie) afin d’identifier les processus neuronaux qui sous-tendent le traitement temporel dans une gamme de durée allant de quelques secondes à la minute. Les expériences prévues analyseront la dynamique de la connectivité fonctionnelle entre les deux structures lors de tests isolant les processus de mémoire du temps en cours et de mémorisation de nouveaux intervalles de temps. L’interdépendance des deux structures sera testée par optogénétique en testant l’effet d’une perturbation de l’activité neuronale d’une structure (e.g. l’hippocampe) sur l’activité neuronale de l’autre structure et le comportement temporel. La comparaison inter-espèces, utilisant des tâches conceptuellement identiques dans des situations appétitives et aversive, permettra d’extraire les principes généraux des mécanismes spécifiques associés à chaque espèce ou à un comportement particulier. Nous bénéficierons d’outils de recherche propres à chaque espèce afin d’obtenir des données complémentaires et comparables à plusieurs niveaux d’analyse. Dans leur ensemble, ces expériences apporteront des données nouvelles substantielles pouvant favoriser l’émergence de modèles réalistes de traitement du temps chez le mammifère.

La complexité des interactions d’un organisme avec l’environnement crée une variété de choix comportementaux. Il est essentiel pour la survie d’un organisme de faire des choix appropriés en fonction du contexte environnemental et de son état interne et ce processus peut être compromis dans les troubles neuropsychiatriques humains. Malgré l’importance de cette fonction du système nerveux, la façon dont le choix d’un comportement est implémenté dans le système nerveux par des circuits spécifiques reste à élucider. La plupart des comportements sont mutuellement exclusifs, ce qui entend que des interactions compétitives permettant la sélection d’un comportement et la suppression concomitante de toute alternative. De plus, les comportements sont composés d’actions organisées en séquences qui permettent à l’organisme d’atteindre ses objectifs. Un mécanisme doit donc être en place pour réguler la transition entre les différents éléments de la séquence. Ici aussi, l’architecture du réseau neuronal responsable pour l’implémentation de la production de séquences d’action n’est pas connu malgré l’importance de ce processus pour la sante humaine. La difficulté dans l’établissement de l’architecture neuronale détaillée sous-jacent les computations impliquées dans la prise de décision et la production de séquences comportementales est en premier lieu causée par les limitations dans les méthodes pour déterminer les cartes de réseau neuronaux avec résolution synaptique et d’établir les rapport causaux entre les neurones et les comportements avec résolution cellulaire avec les approches et modeles utilisées. Nous proposons d’étudier les mécanismes des circuits sous-jacents à la sélection, répression et aux transitions entre les comportements pour combler les lacunes décrites préalablement. Notre approche pluridisciplinaire combinera les manipulations neuronales durant le comportement, la reconstruction en microscopie électronique de la connectivité neuronale au niveau synaptique et l’imagerie fonctionnelle dans la larve de la Drosophile. Ces questions vont être abordées en étudiant les circuits impliqués dans la réponse à un stimulus mécanique dans de contextes varies et a travers le système nerveux entier. Nous étudierons : 1) comment le choix du type de réponse est modulé par le contexte sensoriel et l’état interne 2) comment les interactions compétitives entre différentes options comportementales et 3) comment les transitions entre des actions individuelles sont contrôlées pour générer des séquences comportementales flexibles. Notre objectif est de déterminer avec résolution sans précédant l’architecture de réseaux neuronaux et leur mécanismes d’action sous-jacent aux interactions compétitives et transitions de séquence. L’identification des principes de bases d’implémentation neuronale du choix et séquences comportementales dans un organisme simple va avancer le domaine en permettant l’élaboration de nouveaux modèles qui seront testés dans d’autres systèmes plus complexes. L’identification des mécanismes de circuits neuronaux sous-jacents a la prise de décision et séquence comportementale va servir de fondation pour le développement de traitement pour les maladies dans lesquelles ces processus sont perturbés, qui seront spécifiques de circuits impliqués et auront donc moins d’effets secondaires. Ceci va aussi servir de bases pour étudier le rôle de gènes dans les circuits identifiés dans le futur et donc va étendre ces études pour comprendre les bases génétiques de la prise de décision et de la génération de séquence et potentiellement identifier des gènes qui pourront être la cause des défets de circuits qui résultent dans les perturbations de la prise de décision et de séquences comportementales dans les troubles neuronaux et psychiatrique.

L'objectif général de ce projet est triple. Premièrement, élaborer des modèles dynamiques quantitatifs simple mais représentatifs pour les neurosciences contemplatives. Ces dernières visent à découvrir les effets à court et moyen terme ainsi que les mécanismes sous-jacents à l'entrainement de l'esprit (la définition classique de la méditation). Les modèles que nous nous proposons de construire sont des modèles de population, c'est-à-dire des modèles qui représentent l'activité cérébrale au niveau mésoscopique, et qui sont bien adaptés pour l'estimation et l'analyse mathématique. Ces modèles seront assez simples pour être étudiés analytiquement, mais aussi représentatifs par rapport aux objectifs visés. Deuxièmement, étudier les propriétés structurelles de ces modèles, fournissant une compréhension approfondie de ces derniers. Nous utiliserons des outils appartenant à la théorie des systèmes. Troisièmement, élaborer des estimateurs et des observateurs de quantités non mesurables, qui seront d'intérêt pour le praticien. Les trois verrous scientifiques abordés sont les suivants. Tout d'abord, pour les réseaux d'oscillateurs, l'étude de l'interaction entre leurs propriétés structurelles et le graphe sous jacent. Deuxièmement, développer des modèles d'attention focalisée (impliquant une focalisation soutenue de l'attention sur un objet déterminé) et de conscience ouverture (impliquant un suivi non réactif du contenu de l'expérience d'instant en instant, envisagé principalement comme un moyen de reconnaître la nature des phénomènes émotionnels et cognitifs). Les modèles que nous développerons seront quantitatifs (par exemple, régis par des équations différentielles ordinaires et aux derivées partielles), alors que la littérature sur la modélisation des neurosciences contemplatives reste quasi-exclusivement qualitative. Et troisièmement, développer des outils quantitatifs pour caractériser le couplage inter fréquences, et plus spécifiquement le couplage phase-amplitude. Le programme de travail comporte quatre tâches. La première est le cadre expérimental, afin d'obtenir des données comportementales et neurophysiologiques à partir de processus de méditation ; la seconde est l'élaboration de modèles dynamiques ; la troisième est l'analyse des propriétés structurelles de ces derniers modèles ; la dernière est l'estimation et la synthèse des observateurs. Les résultats escomptés sont une compréhension approfondie des processus méditatifs, la possibilité de reconstruire à partir de mesures simples et non invasives certains indicateurs de la stabilité mentale du méditant. L'utilisateur peut ensuite être guidé et peut voir ses progrès quantitativement dans le temps ; ceci peut devenir une source de motivation pour le méditant ou peut être utilisé pour une interface cerveau-humain, en tant qu'outil technologique. Dans le cas d'un patient, l'équipe médicale qui l'entoure peut également avoir un retour quantitatif de l'état du patient et de son évolution.

Le but du contrôle quantique est de manipuler des systèmes quantiques pour réaliser des transferts de population efficaces entre les niveaux quantiques. Cette tâche, qui est cruciale en physique atomique et moléculaire, avec des applications allant de la photochimie à l’information quantique, a attiré une attention croissante parmi les physiciens et chimistes quanticiens mais aussi parmi les numériciens et les mathématiciens de la théorie du contrôle. Les défis principaux du contrôle quantique sont extrêmement variés et s’étendent de problèmes algorithmiques théoriques à des questions de nature expérimentale. Notre projet fait partie intégrante de la recherche ayant pour but d’explorer les propriétés dynamiques des systèmes quantiques contrôlés, avec une attention particulière à l’Imagerie par Résonance Magnétique (IRM). Le contrôle d’un système quantique peut se faire en l’excitant par un ou plusieurs champs extérieurs (par exemples des champs électriques ou magnétiques). Le développement de la théorie du contrôle quantique trouve son origine dans la nécessité d’adapter les outils de la théorie du contrôle aux caractéristiques spécifiques du monde quantique. Certaines de ces spécificités sont la conservation de la norme (qui est liée à la nature probabiliste des fonctions d’onde) dans le cas des systèmes fermés, la notion de matrice densité, les conséquences de la mesure et de la décohérence sur l’évolution d’un système quantique. Ainsi le modèle décrivant le système peut ne plus être valable pour des contrôles trop intenses ou trop longs. De nombreuses stratégies de contrôle de systèmes quantiques ont été proposées et implémentées, aussi bien numériquement qu’en pratique sur des systèmes physiques. Mais on est encore loin d’une compréhension globale de la contrôlabilité (et de ses limites) des systèmes quantiques. Notre projet a pour but principalement de contribuer à la théorie du contrôle quantique dans deux directions : – Améliorer la compréhension des propriétés dynamiques des systèmes quantiques contrôlés de dimension infinie, et en particulier caractériser aussi finement que possible leur contrôlabilité. – Améliorer l’efficacité des algorithmes de contrôle en IRM et développer des outils de contrôle optimal pour le contrôle simultané d’un ensemble de spins. Dans les dernières années, les membres du projet ont développé des techniques de contrôle géométrique à la fois pour la caractérisation des lois de contrôle optimal en contrôle quantique et aussi pour la description de la contrôlabilité d’un grand nombre de systèmes quantiques à dimension infinie caractérisés par des Hamiltoniens avec un spectre discret. Ces contributions originales seront le point de départ de futures extensions vers de nouveaux défis physiquement significatifs comme l’estimation du temps minimum pour réaliser un contrôle, la contrôlabilité des systèmes ouverts, le contrôle optimal appliqué à la transmission parallèle… Le projet scientifique rassemble à la fois des mathématiciens, des automaticiens, des contrôleurs, des physiciens. Son esprit est résolument interdisciplinaire.

Les équations aux dérivées partielles dispersives (EDP) interviennent comme modèles asymptotiques "universels" en mécanique des fluides, optique non linéaire, physique des plasmas, condensation de Bose-Einstein. On étudiera ces équations dans ce projet, essentiellement en dimension supérieure a un, par une combinaison originale d'outils d'analyse, de méthodes numériques et de techniques issues de la théorie des systèmes complètement intégrables. Le but est d'utiliser la prédiction des simulations numériques pour produire (et essayer de prouver!) des conjectures sur la dynamique des équations et d'utiliser les informations fournies par l'analyse pour développer des méthodes numériques originales et performantes.

La physique quantique permet de réaliser des ordinateurs dont la puissance de calcul dépasse celle des machines classiques quel que soit leur progrès à venir. Cette découverte récente mobilise un important effort de recherche pour réaliser des processeurs quantiques. Les réalisations les plus avancées sont obtenues aujourd’hui avec des ions piégés et des circuits supraconducteurs, et sur ces bases, des exemples très élémentaires d’algorithmes quantiques ont été démontrés. Le groupe Quantronique du CEA-Paris-Saclay, sous la responsabilité du porteur du projet Daniel Estève, joue un rôle moteur dans cette recherche depuis ses débuts dans le domaine des circuits supraconducteurs. Malgré les défis non-résolus que posent à la fois le maintien de la cohérence quantique durant le fonctionnement d’un processeur quantique et leur montée en taille, des acteurs importants du traitement de l’information, comme IBM, Microsoft, Intel ou Google ont développé depuis quelques années une recherche propre et misé sur des partenariats académiques forts pour anticiper une éventuelle rupture quantique dans leurs métiers. Atos, société leader dans le calcul intensif, se positionne de même activement sur l’ordinateur quantique. Depuis 2016, ses équipes travaillent aux développements d’un software quantique et d’un émulateur d’ordinateur quantique avec une machine FPGA puissante. Par ailleurs, Atos a déjà amorcé une collaboration avec le groupe Quantronique en finançant une première bourse CIFRE qui devrait démarrer prochainement sur la détection d’un nouveau type de bit quantique. Le programme de travail proposé pour cette chaire industrielle vise tout d’abord à fournir à Atos la veille scientifique de haut niveau qu’un groupe leader dans le domaine des bits quantiques, le groupe Quantronique du porteur, très bien connecté au niveau mondial, peut lui fournir. Un second objectif est de fournir à Atos des modèles numériques des phénomènes physiques en jeu dans les différents types de bit quantique afin d’en permettre la simulation efficace avec l’émulateur développé par Atos. Cette analyse sera bien sûr fournie en grand détail pour tous les bits quantiques développés dans des laboratoires du CEA. L’objectif de recherche soutenu par Atos et la chaire est de développer de nouveaux types de bits quantiques plus robustes en termes de cohérence quantique que les bits quantiques supraconducteurs. Compte tenu de leurs limitations, Il n’existe en effet pas à ce jour d’architecture fonctionnelle d’ordinateur quantique supraconducteur pour résoudre le problème de la correction d’erreur quantique quand on monte en taille. La seule disponible, dite des codes de surface, exige une multiplication prohibitive du nombre de bits quantiques physiques qui la rend peu réaliste. Afin de lever ces verrous, le groupe Quantronique propose, comme porteur de l’information quantique, des spins nucléaires pour lesquels la correction d’erreur quantique serait un problème moindre. Quand ces spins nucléaires sont couplés à des spins électroniques par interaction hyperfine, et que ces spins électroniques sont couplés à des résonateurs supraconducteurs qui transmettent des photons micro-ondes que l’on sait détecter, la combinaison de ces systèmes quantiques ouvre une nouvelle route en information quantique pour laquelle l’équipe Quantronique a déjà obtenu des résultats préliminaires encourageants, et dont le potentiel est de grand intérêt pour Atos. Le montage de cette chaire permettra aussi de placer Atos en prise directe avec la capacité de fabrication du CEA dans le cas d’un développement industriel qui exploiterait les techniques de fabrication de la micro-électronique.

Le but de TRACE est de développer de nouvelles technologies pour mesurer avec précision les émissions de gaz à effet de serre (GES) et leur évolution à l’échelle de sites industriels à l’aide de réseaux sol de capteurs in-situ, et avec une couverture globale à l’aide d’instruments embarqués sur un satellite. Ces technologies permettent de répondre aux besoins des pouvoirs publics et des industriels pour suivre l’efficacité de mesures de réduction des émissions de GES à l’aide de mesures indépendantes, dans le cadre des mesures sectorielles mises en place après l'accord de Paris sur le Climat. Thales Alenia Space, leader mondial sur les satellites d’observation de la terre dirigera le développement de nouveaux instruments de mesure des concentrations de GES embarqués sur des satellites grâce à une plateforme de simulation “end-to-end” développée dans le projet permettant de quantifier l’incertitude sur le suivi des émissions depuis l’espace en partant de paramètres instrumentaux. SUEZ-Environnement et TOTAL, deux opérateurs commerciaux mondiaux dans les secteurs des déchets et de l'énergie, piloteront le développement de nouvelles méthodes de mesure des GES pour des sites industriels et des sources dans les environnements urbains, avec une priorité sur les émissions de méthane par les décharges, stations de traitement des eaux usées, raffineries et sites d’extraction et de traitement du gaz naturel. Pour cela, les laboratoires testeront de nouveaux capteurs à faible coût et amélioreront leurs performances par des essais de laboratoire avant de les tester en conditions réelles sur le terrain.. Les recherches proposées dans TRACE permettront aux entreprises partenaires de faire correspondre leurs produits aux nouvelles directives et régulations pour mesurer et réduire les émissions de GES à des échelles allant de celle de sites industriels, jusqu’à des régions d’émissions échantillonnées grâce à la couverture globale des satellites. Le projet mobilisera 40 chercheurs sur trois équipes du Laboratoire des Sciences du Climat et de l'Environnement (LSCE) avec le soutien du Laboratoire de Météorologie Dynamique (LMD) sur le campus de Paris-Saclay. Le projet TRACE aborde les trois principaux objectifs de l'ANR 2017 : - Création d'un partenariat stratégique à long terme entre trois acteurs majeurs de l'industrie et des chercheurs à la pointe du domaine de recherche sur les GES; - Formation de jeunes chercheurs et de personnel des entreprises partenaires; - Développement du potentiel des équipes scientifiques afin de relever un défi de recherche international - Préparation d'un futur système opérationnel global de surveillance des émissions de GES Le plan de travail de TRACE est organisé en une composante de coordination et d’organisation des formations et deux composantes scientifiques complémentaires, sur les satellites et les mesures in situ pour le suivi des émissions de sites industriels / infrastructures urbaines.

Our main goal is to create a visual analysis system for the exploration of dynamic or time-dependent networks (from small to large scale). Our contributions will be in three principle areas: (A) novel algorithms for network clustering that are based on graph harmonic analysis and level-of-detail methods; (B) the development of novel similarity measures for networks and network clusters for the purpose of comparing multiple network clusterings and the grouping (clustering) of different network clusterings; and (C) a system for user-driven analysis of network clusterings supported by novel visual encodings and interaction techniques suitable for exploring dynamic networks and their clusterings in the presence of uncertainties due to noise and uncontrolled variations of network properties. Our aim is to make these novel algorithms accessible to a broad range of users and researchers to enable reliable and informed decisions based on the network analysis. A focus in all three areas will be on the incorporation of uncertainty into the analysis and visual encoding to enhance the trust in the decision making. While we are aiming to create tools for a variety of use cases, we specifically focus on two application areas -- social networks such as Twitter as well as brain functional networks. These are two applications where the consortium has a lot of expertise, yet which are very different in terms of users and tasks. Hence, we hope to be able to generalize from these two specific applications. Our team consists of three distinct research labs with expertise in harmonic analysis (Dr. Van De Ville, EPFL, Switzerland), expertise in network visualization (Dr. Fekete, Inria France) and expertise in supporting of visual model building and analysis under uncertainty (Dr. Möller, Uni Wien, Austria). This is a unique combination of skills that is indispensable to successfully tackle the challenges of this endeavour made possible only under the unique requirements of this funding call.

The overall goal of AQUACLEW is to use innovative research techniques and integrated co-development with users to advance the quality, and usability of climate services that provide climate change information to water related sectors. Data and information in present climate services reflect high uncertainties and low resolution, which is difficult to use in practical climate adaptation work. AQUACLEW will therefore work to improve confidence and site specific information by better tailoring climate data and adaptation knowledge. In AQUACLEW, we not only co-develop the climate service with users, we also co-develop the research requirements, the service interfaces and the guidance tools. By integrating users and researchers throughout the climate service production chain, the quality, usability and user uptake of climate services for water will be improved. Data providers and researchers will more fully understand user needs and users will be updated on the latest scientific knowledge; better understand potentials or limitations of the data, and can influence (choose between) assumptions made in each step when producing the service output. In AQUACLEW we aim to produce research that will be transferable to improve climate services everywhere. During the project we will develop regional, national and pan-European climate services together with some 30 users to be evaluated in 7 real-world climate adaptation case studies across Europe. These cover a diverse array of water affected sectors, i.e. (i) flash flood risks in pre-alpine regions, (ii) flash flood risks in urban areas (iii) drought and water resource allocation for industry, tourism, agriculture and energy, (iv) hydropower production, (v) biodiversity decline, (vi) agricultural production and (vii) sediment transport and coastal erosion. Project results will be quantified by comparing climate service usability and economic cost of adaptation studies for these case studies before and after the project.

Co-cli-serv explores novel ways to transform climate science into action-oriented place-based climate services to engage, enable and empower local communities, knowledge brokers and scientists to act locally. It seeks to identify future information needs and the nature of the climate science needed to address the local communities’ concerns, aspirations and goals in view of climate variability and climate change. It will develop a novel approach for co-constructing climate services to support local planning and adaptation decision-making. Co-cli-serv will establish a collaborative relationship between climate science and local communities in five representative case studies across NW Europe; (i) Bergen in Norway; (ii) Brest and the Golfe du Morbihan in France, Dordrecht and surrounding area in the Netherlands, and communities along the Wadden Sea in Germany. The project will engage a wide spectrum of actors from local government, to the tourism industry, to local NGOs and to professional associations. It aims to proactively connect climate science with local communities, using local narratives as an entry point, and vision planning and adaptive pathways as co-construction locus. Central in Co-cli-serv's approach is its focus on narratives of change as a localisation device. Narratives give meaning to facts and scientific calculations. They turn ‘matters of fact’ into ‘matters of concern’. Grounded in such narratives, vision-based scenarios will be developed by employing an incremental and community-led strategy, enabling the identification of current AND future knowledge needs. The project will experiment with art–science–policy integration in the case studies. Building on existing climate science and practices, Co-cli-serv will instigate and sustain community dialogues to co-construct place-based climate services. It takes systematic critical reflection on knowledge quality as the central activity in interfacing climate science and local governance.

This project addresses the coproduction of climate-impacts knowledge, in a hands-on collaboration between scientists and users such as climate-adaptation-policy experts and other stakeholders. The project team boasts world-class experts in science-policy dialogue, cross-sectoral impacts research and research coordination, and scientific excellence in impacts modelling. The end product is an open climate-impacts service portal, ISIpedia, offering tailored access to state-of-the-art climate-impacts assessments and data, based on the cross-sectoral, multi-model simulations conducted within the Inter-Sectoral Impact Model Intercomparison Project (ISIMIP, www.isimip.org). ISIpedia’s development will integrate the full chain of climate-impact-service co-development, from research design and implementation, to delivery, with tasks fulfilled by the ISIMIP team, a Stakeholder Engagement Team (SET), and the ISIpedia Assessment and Editorial Team (AET). ISIpedia users may include climate adaptation planners e.g. involved in National Adaptation Plans (NAPs) and implementation practitioners, regional knowledge hubs, trans- and interdisciplinary scientists including climate economists, and regional climate experts from the private sector such as (re-)insurance companies. Four key tasks will be undertaken: 1) stakeholder-supported selection of focus topics and development of the scenario design for the next ISIMIP simulation round; 2) co-development of societally- and user-relevant impacts indicators based on the (bio-)physical projections generated within ISIMIP, such as “number of people affected”, “economic damages” or indicators related to the Sustainability Development Goals; 3) provision of input data and coordination of cross-sectoral impact-modelling activities within ISIMIP, and 4) establishment of a new online platform ISIpedia to provide informed access to simulation data, regional, cross-sectoral impact assessments based on ISIMIP data, and co-developed indicators.

Le projet amplify vise le développement et l'application d'un nouvel outil de diagnostic permettant une détection plus rapide et plus efficace des biomarqueurs du cancer - des microARN (miARN). La technologie combinera la sensibilité ultra-haute et le multiplexage de plusieurs miRNA différents dans un format d'essai en une étape et de détection rapide et homogène. La détection de miARN circulant (plasma) et d’hybridation in-situ des miARN au niveau cellulaire (cellules, tissus) et dans les cellules vivantes sera démontrée. Le bénéfice direct pour le diagnostic du cancer sera mis en évidence sur des échantillons cliniques de patients atteints de cancer et des individus en bonne santé et les résultats seront comparés à l'état de l'art des technologies de détection miARN. Amplify développera trois sujets majeurs : i) détection homogène des miARN endogènes dans le plasma très spécifique (distinction des mésappariements de paires de bases simples) et très sensible (sub-femtomolaire) ; ii) détection multiplexée de miARN endogènes à partir d'un seul échantillon de plasma ; iii) imagerie d'hybridation in-situ de miARN multiplexée de niveau supérieur. Le concept de recherche d’amplify est de combiner la puissance de l'amplification d'acide nucléique isotherme pour une détection ultra-sensible avec la polyvalence de FRET pour la biosensibilité optique multiplexée et homogène (sans séparation). La quantification directe de plusieurs miARN différents à partir d'un seul échantillon de plasma humain, sans étapes laborieuses de préparation et de séparation et le besoin d'un équipement et d'une analyse sophistiqués, a le potentiel d'un changement de paradigme dans le diagnostic clinique du miARN car il combine la simplicité d'un immunodosage, la capacité de multiplexage des microarrays, la sensibilité de qRT-PCR et la capacité de détection en haut débit du séquençage de nouvelle génération au sein d'un seul outil de diagnostic. La mise en œuvre de la même technologie dans l'hybridation in situ dans les cellules et les tissus présentera une percée scientifique dans la détection multiplexée, qui est actuellement limitée à environ trois couleurs.

Les rythmes circadiens sont une caractéristique fondamentale des organismes vivants et sont maintenus par un oscillateur moléculaire appelé l'horloge circadienne. Chez les plantes, ce mécanisme est responsable de contrôler les réponses de stress biotiques et abiotiques, le temps de floraison, la photosynthèse, la croissance parmi de nombreux autres traits d'intérêt agricole. L'horloge circadienne chez les plantes est seulement bien caractérisée à Arabidopsis, mais il est clair que ce mécanisme ainsi que ses interactions ne sont pas conservés chez d'autres espèces végétales. Par exemple, plusieurs des protéines de l’horloge circadienne d'Arabidopsis sont manquantes dans la tomate, tandis que d'autres sont dupliquées. Cela pose la question de savoir si le modèle de l'horloge circadienne dans Arabidopsis est suffisant pour comprendre ce mécanisme important dans les plantes, la principale source de nourriture et d'oxygène pour la planète. Nous avons récemment montré que la domestication de la tomate s'accompagnait d'une décélération significative des rythmes circadiens (Müller et al., 2016). Nous avons localisé les deux mutations responsables, trouvé de forts signaux de sélection pour les gènes sous-jacents, et surtout, montré que les changements dans les rythmes circadiens ont un effet dans les plantes cultivées dans des environnements de production. Ma proposition ERC en 2016 a été consacrée à générer les outils nécessaires pour construire le premier modèle de l'horloge circadienne dans une plante cultivé, de le comparer avec ce qui est connu chez Arabidopsis et d'étudier son potentiel pour améliorer les performances des plantes pour l'agriculture. La tomate est l'une des rares cultures diploïdes, à croissance rapide et à auto-croisement et il y a une vaste quantité de ressources génétiques, génomiques et moléculaires pour cette espèce. Profitant de la variation déjà présente pour les rythmes circadiens à la tomate et en utilisant la dernière édition de gènes, la génomique et les technologies de biologie moléculaire disponibles pour ce système nous permettra de consolider le domaine de la biologie circadienne dans les plantes cultivées. Cette année, mon projet ERC a considérablement changé à la lumière de nos nouveaux résultats et il tient compte des suggestions des examinateurs en 2016. Dans cette proposition Templin-ERC, je demande des fonds pour l'assistance technique pour mettre en place le matériel génétique de base et les méthodes pour mon neuf projet ERC, et obtenir les résultats préliminaires qui assureront la faisabilité du projet.

Les faisceaux de lumière complexe (lumière à moment angulaire orbital non-nul et lumière non-classique) jouent un rôle de plus en plus indispensable en biologie et en photonique mais requièrent des montages volumineux et sophistiqués, limitant considérablement leur potentiel. Mon projet ERC vise à obtenir les mêmes fonctionnalités avec une nouvelle génération de composants optoélectroniques d'épaisseur submicronique dans le proche infrarouge. Cet objectif ambitieux implique de repenser radicalement la façon de créer et de manipuler la lumière complexe et notamment de passer à l'échelle nanométrique. Dans mon projet ERC, ce défi considérable sera abordé en hybridant deux familles de milieux artificiels - les boîtes quantiques colloïdales (BQCs) et les métamatériaux - et en tirant parti de comportements coopératifs classiques et quantiques au sein des hybrides. Dans ces nouveaux dispositifs, qui seront pompés électriquement, les couches actives seront constituées d'un film de BQCs entrelacées avec les inclusions métalliques d'un métamatériau optique. Chaque démonstrateur sera une première mondiale en termes de fonctionnalités, de miniaturisation et de principe de fonctionnement. En outre, cette initiative peut être considérée comme la première du genre à adopter une approche unifiée et multidisciplinaire des milieux artificiels, ouvrant de nouveaux horizons pour les matériaux composites synthétiques en optique, en électronique et en optoélectronique. Le but de mon projet Tremplin-ERC est d'acquérir suffisamment de résultats préliminaires pour une nouvelle candidature à l'ERC. Le programme de travail, d'une durée d'un an, vise à renforcer les deux points techniques ayant été jugés faibles lors de l'appel ERC-CoG-2016. Il s'agira : (i) de montrer que les pertes inhérentes aux métamatériaux métalliques ne constituent pas un handicap dans notre cas précis. Nous remplirons cet objectif en fabriquant des LEDs dont le rendement quantique externe sera à l'état de l'art de la filière BQC. (ii) d'obtenir une signature expérimentale de comportement collectif (superradiance) au sein d'un film BQC hybridé à un métamatériau. Nous effectuerons pour cela des mesures de correlation de photons. La méthodologie appliquée sera celle d'un cycle design-fabrication-caractérisation.

L'efficacité reproductive est un facteur clé de l'efficacité globale de l’élevage bovin. L’utilisation de taureaux subfertiles entraîne des pertes de production et une augmentation du taux de réforme des vaches pour infertilité. Chaque étape se traduit par des pertes économiques importantes et un gaspillage des ressources. C’est pourquoi une attention particulière est portée au contrôle qualité de la semence utilisée en insémination animale (6.5 millions d’IA/an en France). Avec le développement de la sélection génomique, la valeur génétique des taureaux est évaluée par génotypage, alors que ces animaux n’ont pas encore de descendants. Cette sélection ne prend donc pas en compte d’éventuelles perturbations environnementales pouvant se traduire par des défauts épigénétiques ayant un retentissement sur le développement embryonnaire ou le phénotype de la descendance. L’objectif du LABCOM SeQuaMol est de mettre en évidence des biomarqueurs (méthylation de l’ADN, petits ARN, rapport entre histones/protamines et modifications post-traductionnelles de ces protéines) en lien avec la fertilité. Le développement d’outils permettant leur analyse en routine permettra d’améliorer les processus de contrôle qualité de la semence et d’intégrer ces facteurs épigénétiques en sélection. SeQuaMol est un partenariat public-privé, associant des compétences complémentaires au service de l’optimisation de la fertilité mâle. L’UMR 1198 Biologie du Développement et Reproduction (BDR) est une unité mixte de recherche du Centre INRA de Jouy en Josas. Ses thématiques de recherche portent sur les mécanismes développementaux qui contribuent au phénotype adulte, leur régulation par l’environnement (in vitro et in vivo) et les effets à long terme de cette programmation précoce sur la croissance, la santé et la capacité reproductive des individus. L’équipe d’H. Jammes (ER5), possède une expertise en analyse épigénomique et l’équipe de V. Duranthon (ER1) apporte son savoir-faire en matière de développement embryonnaire in vitro. ALLICE est une Union de Coopératives Agricoles ayant pour missions de défendre les coopératives d’Insémination et les Entreprises de Sélection bovine, ovine et caprine et de favoriser la diffusion des innovations à ses adhérents. ALLICE développe ainsi des programmes R&D dans le but d’accroître la performance technico-économique de l’élevage dans le cadre d’un développement durable. ALLICE a accès à des ressources biologiques, des bases de données phénotypiques et possède une expertise en génétique et génomique, en biotechnologies de la reproduction et en contrôle de la qualité de la semence. L’analyse de 3 types de marques épigénétiques (méthylation, microRNA, histones et protamines) a permis d’identifier des biomarqueurs liés à la fertilité et à la race, qui vont être exploités pour le développement d’outils de contrôle qualité de la semence. Une association entre ces biomarqueurs et des gènes du développement embryonnaire a été observée. Par ailleurs, nos résultats démontrent des spécificités de méthylation du sperme bovin, ce qui amène à étudier la cinétique de mise en place de ces marques chez le bovin.

La capacité de surveiller les réactions chimiques en suivant simultanément la concentration de différentes espèces en temps réel et en conditions réelles est un outil essentiel pour la détermination de la cinétique et l'élucidation des mécanismes de réaction, ainsi que pour le développement et le suivi des processus à l'échelle industrielle. La résonance magnétique nucléaire (RMN) peut devenir un outil efficace et incontournable dans ce domaine, à condition de conserver les propriétés de quantitativité de la mesure et de proximité avec les conditions du milieu réactionnel et de conserver une sensibilité de détection suffisante. Le laboratoire commun DESIR-RMN (Détection Efficace et Sensible d'Intermédiaires Réactionnels par RMN) permet d’unir les forces et compétences de la société CortecNet et d’un laboratoire de recherche du CEA. La société CortecNet, est une TPE française de 10 salariés réalisant plus de 80% de son chiffre d’affaires à l’exportation à travers notamment ses filiales américaine et asiatique. CortecNet est l’un des leaders mondiaux pour la commercialisation de consommables RMN. Depuis plusieurs années, la société CortecNet investit dans la production de molécules marquées aux isotopes stables, pour des applications en RMN, en spectrométrie de masse et en imagerie. La société produit notamment au sein de son laboratoire des molécules endogènes telles que l’acide pyruvique-1-13C, l’acide lactique-1-13C, ainsi que des acides aminés et des glucides sélectivement enrichis en 13C. Le Laboratoire Structure & Dynamique par Résonance Magnétique (LSDRM) développe depuis plus de dix ans des solutions instrumentales ou méthodologiques pour l'amélioration de l'outil RMN. Les chercheurs ont récemment conçu un dispositif à base d'impression 3D qui s'insère dans l'aimant de RMN, permettant d'injecter de façon contrôlée des réactants ou un mélange réactionnel déjà pré-polarisés dans une chambre de mesure possédant une détection sensible par résonance magnétique. Ce système, qui possède de nombreux avantages par rapport aux systèmes existants, est encore en cours d'amélioration. S’appuyant sur une compétence développée par CortecNet dans la synthèse de molécules enrichies aux isotopes stables, ainsi que sur le LSDRM, laboratoire de recherche reconnu pour son savoir-faire dans la création de dispositifs innovants destinés à l’amélioration de l’outil RMN, le LabCom DESIR se donne pour mission d’offrir à la communauté des chimistes organiciens un dispositif complet de suivi RMN, in situ, de leur synthèse réactionnelle. Bien que la RMN soit un instrument de mesure indispensable aux chimistes organiciens, son mode d’utilisation en discontinu leur fait bien souvent perdre un temps précieux. Un tel dispositif, s’il était disponible aujourd’hui, apporterait un gain de productivité substantiel aux laboratoires de chimie. L’originalité du LabCom DESIR consiste à développer dans un premier temps un dispositif simplifié, ce qui permettra de prévoir une commercialisation très tôt, et de disposer ainsi d’un retour d’expérience de la part des clients, avant de préparer le dispositif complet. Ces dispositifs seront constamment testés et améliorés sur une variété de molécules marquées développées par la société CortecNet. La conception d’un réacteur (ou d’une série de réacteurs) situé dans l’aimant ou au plus proche de l’aimant et dont le dispositif d’agitation sera assuré par un système microfluidique élaboré constitue le challenge principal pour la réalisation du module complet. Une thèse CIFRE financée par la PME aura comme objectif principal de concevoir ces réacteurs in situ ainsi que les systèmes d’agitation amagnétiques, de gestion des températures et de pressions associées. Ces travaux se feront en étroite collaboration entre les chimistes de CortecNet et les chercheurs du LSDRM.

Ce challenge vise à développer et expérimenter des solutions de localisation précise pour des agents d’intervention d’urgence, de forces de l’ordre ou de forces armées opérant à l’intérieur de bâtiments ou plus généralement dans des conditions où les systèmes de positionnement par satellite ne fonctionnent pas de manière satisfaisante. L’objectif de ce challenge est donc de progresser dans le domaine de la localisation autonome (trajectographie) dans un environnement perturbé. Des fonctions secondaires comme l’orientation de l’agent et la cartographie 3D des lieux visités sont également attendues. Notre Projet LOCA-3D (Localisation, Orientation et CArtographie 3D) vise à pallier ce manque de connaissance sur les aspects techniques et technologiques de la localisation indoor tout en respectant les contraintes définies dans ce challenge. Notre solution basée sur la combinaison de plusieurs capteurs (notamment inertiel et optique) permet d’exécuter la fonction primaire de localisation mais également les fonctions secondaires (orientation et cartographie 3D). Le concept repose sur un système inertiel avancé permettant de calculer la trajectographie de l’agent. Une partie des dérives de la centrale inertielle est compensée ponctuellement par le système vision qui génère parallèlement des nuages de points. La recomposition de la trajectoire du repère en mouvement permet alors de référencer ces nuages de points dans un repère global. De manière transversale, la solution s’appuie sur des méthodes robustes de reconstruction 3D à partir de nuages de points et en particulier sur le filtrage du bruit de mesure pour conserver la partie cohérente de l’information. La cartographie 3D sera effectuée par reconstruction hors ligne et progressive. Le consortium proposé se veut complémentaire. Chaque partenaire apportera une solide valeur ajoutée au développement de la solution globale.

Le challenge MALIN offre, dans un contexte de compétition, l’occasion et les moyens d’accélérer les innovations dans le domaine de la localisation indoor en environnement non collaboratif. Plusieurs technologies peuvent être choisies pour aborder cette problématique, mais aucune aujourd’hui n’apporte la fiabilité et la robustesse suffisantes pour des agents en intervention, en particulier militaires, forces de l’ordre ou encore pompiers. La vision par ordinateur possède de nombreux atouts pour apporter des solutions, et cette technologie devient déjà mature dans des environnements maîtrisés. Pour assurer fiabilité et robustesse qu’exige le contexte du challenge, le renfort de capteurs complémentaires, en particulier inertiels, sera essentiel. Il s’agira donc pour le consortium CEA/NEXTER dans ce projet de mener des travaux d’amélioration des technologies de vision, ainsi que des technologies de fusion avec différents capteurs et en particulier avec des centrales inertielles pour progresser sur les algorithmes, tout en assurant une conception matérielle compatible avec le port du système par un agent, en limitant donc volume et poids et en étudiant la position des capteurs sur la personne. L’exigence de performance du système et le contexte compétitif imposent de consacrer une part des travaux à plusieurs campagnes de tests accompagnées des efforts de corrections et d’améliorations nécessaires.

Les énergies renouvelables sont en passe de devenir la source principale d'énergie, et l'électronique de puissance est un moteur important de leur intégration. Le projet PROXY répond au défi "Énergie sure, propre et efficace" à travers l'adoption d'une nouvelle technologie d'électronique de puissance respectueuse de l'environnement pour une meilleure conversion de l'énergie à faible intensité carbonique, basée sur un élément semiconducteur wide bandgap émergent, à un bon rapport qualité-prix et présent en abondance, le Ga2O3. PROXY propose de développer considérablement par rapport à l'état de l'art des dispositifs électroniques basés sur le Ga2O3, pour la première fois dans le contexte d'Horizon 2020. Cette avancée permettra à l'Europe de devenir un acteur de premier plan sur ce nouveau sujet, pour l'instant mené par des équipes au Japon et aux Etats-Unis. PROXY propose un coût moindre, un plus fort degré d'intégration avec les technologies renouvelables actuelles et l'ouverture de nouvelles opportunités commerciales par rapport aux technologies existantes d'électronique de puissance. Le consortium sera interdisciplinaire et intersectoriel et associera une entreprise à but non lucratif spécialisée dans les synergies et partenariats du secteur des solutions bas carbone, avec de l'expérience dans l'organisation de conférences et d'expositions technologiques environnementales. Afin de mesurer l'impact potentiel de cette nouvelle technologie sur notre vie quotidienne, nous collaborerons au sein du projet avec (en tant que sous-traitant) Yole Development. Yole nous donnera un aperçu du marché de l'électronique de puissance au niveau mondial et les bénéfices liés à cette nouvelle génération de dispositifs énergétiques au niveau sociétal. Le projet développera la technologie jusqu'au niveau TRL 4. Le moment est opportun pour PROXY car il dessine un avenir possible pour amener ces dispositifs de puissance basés sur un nouveau matériau WGB émergent vers le marché, avec un impact important sur les actions stratégiques de décarbonisation qui font suite aux directives de la COP21. Le consortium PROXY a soumis l'année dernière une proposition à un appel à projets très similaire et a obtenu une bonne évaluation sur la partie scientifique. Nous sommes convaincus que le soutien MRSEI nous permettra d'élargir le consortium et d'améliorer notre proposition afin d'obtenir une évaluation encore meilleure, notamment sur le critère Impact.

The goals of the ANR Hepatometrix is to build an international Japanese – European consortium to propose a larger European research program on bioengineered liver for advanced hepatic therapies. The main European project targeted is the H2020-MCA-RISE-2018. Most of the Japanese and French partners are identified. We would like to use the support of the ANR Hepatometrix : (i) To identify European partner (ii) To finalize the scientific research project and the institutional support structuration. Hepatometrix aims bridge a unique research community between Europe and Japan to master the steps for the construction of a liver for clinical and pharmaceutical uses, by compiling all necessary technologies and expertise brought by partner groups from hospital (Paul-Brousse), Universities (Paris-Sud, Université de Tokyo), high schools of Engineering (Ecole Normale Supérieure Paris-Saclay, Universite de Technologie de Compiegne). The partners have already developed collaborative projects in the field of liver tissue engineering, at both the basic research and clinical application levels based on the RHU project iLite. Among iLite, the partners are working with technologies that include cell bioengineering, matrices and scaffolds, bioreactors and microfluidics, organoid technologies and biosensors. The final result of the networking action of Hepatometrix project would lead to the proposal of the European LiverRISE project. LiverRISE will combine both basic and applied research in the fields of Micro and then nano technologies in order : - to develop new instrumentations at the frontier of science to improve liver disease diagnostics and therapy - to bring Micro and Nano systems for biology devices (bioMEMS) close to the clinical research with a comprehensive investigation program against liver disease targeting both early diagnostic and drug screening. - to provide an unique frame for the efficient transfer of knowledge and training between the European and the Japanese partners - to identify and exploit new and emerging market opportunities. The strategy relies on a comprehensive mobility plan proposed to ANR and then to Europe. These activities are in collaboration with UTOKYO with secondment in Japan. To reach that goal, we are planning to organize in the frame of Hepatometrix, staff and student mobility between France, Europ and Japan in order to increase the researcher interactions. We also plan to organize a common workshop. Finally, we will take the opportunity to meet institutional leaders to get additional structure supports (mobility funds, Ph.D and internship programs).

Les microorganismes sont une source très importante d'innovation, pouvant fournir des solutions à certains des grands défis mondiaux d'aujourd'hui. Une des missions des Centres de Ressources Biologiques du domaine microbien (mCRB) est de sécuriser les ressources microbiennes pour la recherche en Sciences de la Vie. Une autre mission est de permettre la recherche de biomarqueurs dans différents secteurs comme la santé, l'agronomie, la sécurité alimentaire, l'environnement et la biotechnologie, contribuant à une augmentation de la croissance économique. Les mCRB permettent en outre de fournir des ressources biologiques d’excellente qualité, d'offrir des expertises de qualité dans leur domaine de compétence et de permettre l’accès à des bases de données associées aux ressources en vue de développer une recherche d’excellence et de permettre la découverte de nouveaux produits avec des objectifs de développement durable. Un des objectifs du projet EMbaRC 2 est la construction d'une infrastructure numérique et d'une base de données unique et consultable reliant les mBRC publics européens, les PME et les start-up ce qui permet d'accroître les applications commerciales en R & D et, avec les revenus engendrés d’accroître le positionnement sur le marché international. Les revenus ainsi dégagés favoriseront l’autofinancement, permettront des investissements en vue de l'amélioration de l'infrastructure elle-même ce qui permettra sa pérennité à long terme. Le projet EMbaRC (FP7-CP-CSA-INFRA, n ° 228310, 2009) a fourni des protocoles et des pratiques exemplaires, tel que le manuel de qualité des mCRB, pour améliorer la gestion et le management des CRB, améliorer l'accès à une gamme plus large et mieux caractérisée de ressources microbiennes ainsi qu’à une expertise d’excellence, tout en améliorant les interactions utilisateur / fournisseur et en travaillant avec la communauté scientifique grâce à l'offre d'accès transnational, par exemple. Un résultat clé a été la reconnaissance des responsabilités des scientifiques des mBRC européens par les éditeurs pour améliorer continuellement la conservation de la biodiversité en augmentant de façon concertée les genres et espèces conservées dans les mBRC européens. Sur la base d'une collaboration de plusieurs décennies et des résultats du projet EMbaRC, les mBRC européens ont écrit le projet EMbaRC 2 « INFRAIA advanced communities ».Il assurera la pérennisation à long terme des ressources, des services et aura une valeur ajoutée en renforçant l'implication de la bio-industrie, en explorant les synergies appropriées avec d'autres projets ESFRI et en exploitant davantage et de façon plus efficace les données déjà stockées. EMbaRC 2 fournira une étape clé vers le renforcement de l'innovation dans la biotechnologie microbienne. Des axes stratégiques ont été développés dans le cadre du projet MIRRI ESFRI (www.mirri.org 2012-2016): ces axes stratégiques concernent la coordination des interactions entre les mBRC eux-mêmes et entre les mBRC et leurs utilisateurs que ce soit pour le secteur académique, mais aussi pour l'environnement et la recherche. Ces axes doivent être pleinement exploités, et le projet EMbaRC 2 améliorera de façon importante la participation du secteur privé. L'approche proposée offre l'accès à un ensemble d'installations, d'outils, de bases de données et de services améliorés pour correspondre aux activités en cours dans d'autres infrastructures de recherche européennes (www.esfri.eu/roadmap-2016). EMbaRC 2 permettra aux utilisateurs de choisir l'environnement de recherche approprié pour leur recherche et prendra des mesures pour relier les détenteurs de ressources microbiennes aux chercheurs et aux bio-industriels afin de faciliter la coopération et le transfert de connaissances en Europe et au-delà. Les approches et procédures intégrées dans les institutions partenaires permettront de surveiller l'impact socio-économique des mBRC.

Le projet DILUVIAN – Deciphering hidden Information with LUminescence of Vetigrastropoda using new Imaging ANalytical methods (axe principal DIM : Fossiles et témoins de vie ancienne) s’intègre dans une thématique émergente visant à comprendre l’évolution des relations pigment/couleur/vision dans le monde vivant. Il se concentre sur le clade Gastropoda qui, en associant une extraordinaire diversité des coquilles et une inférence de bio-chromes résiduels à l’état fossile suffisamment importante, offre une opportunité tout à fait unique pour étudier leur évolution au cours du temps. L’objectif de ce projet est de caractériser la composition chimique des bio-chromes résiduels de type porphyrinique, dominants chez les Vetigastropoda post-paléozoïques pour permettre un meilleur accès aux processus évolutifs associés à la production des couleurs. Une approche innovante pour comprendre l’évolution de ces bio-chromes est proposée. Elle repose principalement sur le développement et l’utilisation de nouvelles techniques d’imagerie spectrale à multi-échelle de photoluminescence. Deux axes de recherche seront approfondis : - Caractériser la variété des compositions chimiques des bio-chromes à partir d’un corpus de spécimens actuels et leurs correspondants fossiles pour obtenir des trajectoires de transformation. - Contraindre ces trajectoires afin de déconvoluer l’effet vital sur les bio-chromes (différents taxons versus même contexte sédimentaire) de l’effet diagénétique (mêmes taxons versus différents contextes sédimentaires). Les avancées majeures attendues seront la constitution d’une première cartographie des trajectoires actuels/fossiles des composés porphyriniques et l’établissement d’une première chronologie d’apparition des différentes porphyrines identifiées chez les Vetigastropoda.

A partir d’une approche en sciences sociales, le travail doctoral a pour objectif d’analyser le développement d’outils informatiques, en particulier de type bases de données et portails web, au sein de communautés scientifiques interdisciplinaires et pluridisciplinaires. Le projet de thèse se centrera sur deux questionnements : - Les outils informatiques, facilitateurs ou freins à l’interdisciplinarité. En s’appuyant sur l’analyse des réseaux socio-techniques (sociologie de la traduction), les objets y jouent un rôle important ; ils sont des médiateurs, permettent certains types de relations entre acteurs (humains et non-humains) et peuvent modeler les interactions. Quels rôles ont les outils informatiques dans la mise en place de l’interdisciplinarité ? Quels réseaux interdisciplinaires de chercheurs construisent-ils ou consolident-ils ? Ces nouveaux outils facilitent-ils vraiment la valorisation et la mise à disposition des données de la recherche ? - Les représentations sociales des outils de partage et de mise à disposition des données. Comment ces outils, et les législations les plus récentes qui les contraignent (loi pour une république numérique, directive européenne INSPIRE, etc.), sont-ils ressentis, définis et intégrés par les différentes communautés ? Comment, au travers de ces outils, le partage des données, leur diffusion, leur utilisation et leur réutilisation, sont-ils qualifiés par les utilisateurs, qu’ils soient producteurs et/ou consommateurs de données ? Comment les représentations sociales de ces outils orientent l’action des utilisateurs ? Le terrain d’étude s’articulera autour des thématiques du Domaine d’Intérêt Majeur (DIM) Matériaux anciens et patrimoniaux et bénéficiera de son importante dimension pluridisciplinaire, réunissant des chercheurs issus de communautés aussi variées que la physique, la chimie, l’informatique, la biologie, l’histoire, l’histoire de l’art, l’archéologie ou encore les sciences des textes.

La déontologie dont se réclame l’ensemble des acteurs internationaux de la conservation des instruments de musique s’inscrit depuis de nombreuses années dans le cadre des recommandations de l’ICOM, (International Council of Museum) et plus particulièrement de celles du CIMCIM, (Comité International pour les Musées et Collection d’Instruments de Musique).La problématique du maintien en état de jeu , question récurrente à laquelle sont confrontés tous les établissements y est naturellement détaillée. Les préconisations décrites varient suivant les corpus instrumentaux. Concernant les instruments à cordes, le principe de précautions est le plus souvent appliqué, à savoir ne pas tendre les cordes, et donc ne pas jouer ces instruments. Par ailleurs, les études sur le comportement mécanique-acoustique d’instruments de musique se basent plutôt sur des expériences ou des modèles très simplifiés. Ces approches bien que pouvant être représentatives d’une réalité ne sont pas nécessairement les mieux adaptées pour étudier l’impact de la remise en état de jeu d’un instrument à long terme.Ce projet se propose donc de s’intéresser, grâce à la réalisation d’une plateforme numérique, au comportement statique et dynamique de l’instrument de musique historique en vue d’en optimiser sa conservation et son maintien en état de jeu. L’idée est de développer un modèle multi-paramètres permettant d’objectiver la conservation de ces collections.

Le projet QUALIFE vise à évaluer l’évolution des qualités des métaux ferreux en œuvre dans les sociétés de l’Antiquité et du Moyen Âge. Les alliages ferreux ont des caractéristiques fortement variables, ils sont donc particulièrement intéressants pour ce genre d’étude, car, abondants, ils rentrent aussi bien dans la réalisation d’objets de la vie commune que dans l’élaboration de produits spécialisés. Projetée sur le temps long, cette étude permettra d’atteindre une vision comparatiste de la notion de qualité des matériaux en relation d’une part avec les techniques de production et d’autre part avec leur appropriation et utilisation par les sociétés anciennes. Nécessairement fondée sur un important corpus de produits et d’objets en fer, l’étude s’appuie sur un consortium francilien qui représente une association inédite et interdisciplinaire de laboratoires d’archéologie, d’archéométrie et de modélisation et traitement des images. Les protocoles mis en place constitueront ainsi des outils novateurs pérennisant une approche reproductible destinée à alimenter les recherches diachroniques et statistiques menées aujourd’hui au plan international sur la notion de qualité des matériaux.

Le projet a pour but, à partir de l’analyse d’une sélection de manuscrits chartrains datés du XIVe siècle, de constituer une nouvelle méthodologie d’étude des pratiques d’écriture au sein d’un scriptorium médiéval, qui intègre aux données codicologiques traditionnellement prises en compte, l’analyse des matériaux constitutifs (encre, parchemin support). Les encres, au même titre que le support – parchemin ou papier – ou le style de l’écriture – analyse paléographique –, constituent une donnée essentielle pour identifier les modalités et le contexte de production des textes. Pourtant, faute d’une méthodologie adaptée, les encres comme le support restent peu utilisés par les sciences humaines et sociales pour comprendre comment les manuscrits sont produits. Il s’agira donc de mettre en place, de façon interdisciplinaire, cette méthodologie et proposer, ainsi, de nouvelles connaissances sur la production des manuscrits à la fin du Moyen Âge. Deux questions sont au centre du projet : disposer de données précises sur la variabilité de la composition des encres métallogalliques et sur l’identification du support, fondées sur une sélection d’échantillons établie à partir de l’analyse paléographique et codicologique des manuscrits ; bâtir une méthodologie permettant l’intégration de ces données à l’étude de la production des manuscrits dans les scriptoria et ateliers d’écriture au Moyen Âge.

L’imagerie est aujourd’hui en train de prendre une place prédominante dans la plupart, si ce n’est tous, les domaines scientifiques. Les différentes techniques disponibles ont chacune leur lot de contraintes quant à la préparation, au positionnement et au maintien des échantillons pendant l’analyse. Ces contraintes sont encore plus fortes dans le cas des matériaux anciens et patrimoniaux, souvent rares et fragiles, et la sécurisation de ces objets et l’optimisation de l’analyse en fonction de leur spécificité ne peuvent pas être parfaitement assurées dans l’état actuel des techniques mises en œuvre ! Nous proposons ici une solution novatrice de prototypage 3D de porte-échantillons réalisés sur mesure puis imprimés en 3D permettant une optimisation de leur positionnement, un maintien sécurisé adapté à chaque spécimen, et une adaptation de la forme du porte-échantillon aux contraintes de l’analyse envisagée. Ce projet innovant, transversal et complémentaire des projets de développements de l’impression 3D dans l’établissement (CR2P, DirColl) offrira donc une réponse adaptée, tant aux préoccupations patrimoniales qu’aux contraintes de résultats, dans le cadre des investigations scientifiques modernes en imagerie, et qui pourrait fortement bénéficier à de nombreux partenaires du DIM. Si la plupart des équipements et des compétences nécessaires à la mise en place d’un tel prototypage 3D sont disponibles au sein de l’établissement (scanners surfaciques et tomographique, traitement des données et modélisation 3D), nous sollicitons ici le DIM MAP pour le co-financement d’une imprimante 3D haute performance.